DE1601131C3 - Kühlraster als Rieseleinbau, insbesondere für Kühltürme - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Kühlraster als

Rieseleinbau, insbesondere für Ki'ihltürme, bestehend aus mehreren zueinander parallel angeordneten Platten aus metallischem, mineralischem und/oder synthetischem Material, wobei einige oder alle Platten mindestens abschnittweise in zwei zueinander verschiedenen Richtungen wellenartig senkrecht zur Plattenebene verformt sind und bezüglich einer gedachten durch die verformten Platten gelegten Mittelebene in zwei verschiedenen Richtungen dieser Ebene jeweils einer vor dieser Mittelebene liegenden Ausbuchtung eine hinter dieser Ebene liegende Ausbuchtung und einer hinter dieser Ebene liegenden Ausbuchtung eine vor dieser Ebene liegende Ausbuchtung folgt, wobei die Wellenberge bzw. Wellentäler dieser Formplatte mit den Wellentälern bzw. den Wellenbergen der benachbarten Platte in üblicher Weise, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer ebenen Platte, z. B. durch Schweißung, Klebung usw., verbunden sind.

Kühlraster für Kühltürme wurden früher aus Holz gefertigt. Heute werden auch für diesen Zweck synthetische, metallische oder mineralische Materialien verwendet. Eine bekannte Konstruktion dieser Art besteht aus bandartigen Streifen, die in Längsrichtung einen zickzackförmigen Verlauf aufweisen. Mehrere Streifen sind nebeneinander und mit ihren Mittelebencn parallel zueinander zu plattenartigen Gebilden vereint, wobei die einzelnen Streifen miteinander fest verbunden sind. Diese so gebildeten Kühlraster sind senkrecht zu ihrer Ebene olfen. so daß von oben nach unten das zu kühlende Wasser und von unten nach oben die Kühlluft strömen kann.

Der Nachteil dieser Konstruktion liegt im wesentlichen darin, daß diese Kühlraster nur in einer Richtung offen sind, so daß sie nur in waagerechter Richtung eingebaut werden können. Weiter ist nachteilig zu vermerken, daß an den Zickzack verlaufenden Streifen das zu kühlende Wasser, Kondensat od. dgl. zur Bachbildung neigt, was für den Kühleffekt denkbar ungünstig ist.

Bei einem weiteren bekannten Kühlrastcr dieser Art weisen die einzelnen bandartigen Streifen ebenfalls einen zckzackförmigen Verlauf auf, doch liegt die Richtung dieses Zickzackverlaufes im spitzen Winkel zur Längsrichtung des Streifens. Wenngleich Kühlrastcr dieser Art für den Lufldurchtritt in zwei zueinander senkrechten Richtungen offen sind, so kann doch nicht übersehen werden, daß diese Kühlraster dem Luftdurch-'iritt einen erheblichen Widerstand entgegensetzen, so daß der freie Luftdurchsatz infolge des im Kühlturm herrscherden Temperaturgefälles nur gering ist. Im Falle des zwangsweisen Luftdurchsatzes mittels Gebläses müssen diese entsprechend stark dimensioniert werden. Wird darüber hinaus zum Zwecke der mechanischen Stabilisierung zwischen je zwei zickzackverlaufenden Streifen ein gerader Streifen eingeschaltet, so ist der Luftdurchsatz in der Querrichtung überhaupt gesperrt.

Es ist auch ein Kühlturm bekannt, dessen großflächige Ricselcinbauten aus Platten bestehen, die in .Strömungsrichtung de- Kühlluft gewellt und mit Abstand voneinander angeordnet sind, wobei als Abstandshalter Platten dienen, die sowohl in Strömungsrichtung der Kühlluft als auch quer dazu gewellt sind. Zum Aufbau eines solchen Rieseleinbaues dienen im einen Falle ebene gewellte Platten, welche zur Bildung von Durchströmöffnungen zu Paketen geschichtet sind, wobei jede Platte gegenüber der ihr im Plattenstapel vorhergehenden in ihrer Ebene um 90 Grad gedreht angeordnet ist. so daß der Rieseleinbau senkrecht zu seiner Ebene in zwei Richtungen offen ist. Die einzelne Platte, die für den Aufbau dieses Rieseleinbaues dient, wird theoretisch dadurch erhalten, daß ein sinusförmiger Wellenzug geradlinig und senkrecht zu sejner Erstreckung und zu der durch ihn gebildeten Ebene bewegt wird. Bei einer zweiten Ausführungsform eines solchen Rieseleinbaues ist jede zweite Platte des Plattenpaketes nicht mehr eben, sondern weist eine zweite Wellung auf. Eine solche Platte wird theoretisch dadurch gewonnen, daß ein Wellenzug nicht geradlinig zu seiner Erstreckung, sondern in einer Wellenform bewegt wird. Wird ein aus solchen Platten gebildeter Plattenstapel von der Seite betrachtet, so ergibt sich keine Durchsicht- oder Durchströmmöglichkeit mehr, denn diese zweifach gewellten Platten bilden zusammen mit den ebenen gewellten Platten in horizontaler Ebene umfangsgeschlossene, von oben nach unten wellenförmig verlaufende Kanäle. Bei dieser bekannten Ausführungsform weisen alle Platten Wellenzüge gleicher Wellenlängen auf. Wurden besonders bei der zweifach gewählten Abstandshaltcrplatte Wellenzüge unter-

schicdlicher Wellenlänge verwendet werden, so ließen sich die Platten nicht ordnungsgemäß zu einem Stapel miteinander verbinden, weil in einem solchen Falle keine eindeutige Zuordnung der einzelnen Platten zueinander mehr gegeben wäre. Was die eine Ausgestaltung dieses bekannten Rieseleinbaucs betrifft, so ist jene in zwei Richtungen gleichwertig verwendbar. Der Kühleffekt dieses Einbaues ist jedoch nicht hoch, und zwar aus dem einen Grund, da die in dieser Form gewellten Flächen sozusagen ideale Voraussetzungen dafür sind, daß der erwünschte filmbildende Effekt am Kühlmedium nicht eintritt. Hingegen ist die zweite erwähnte Ausführungsform überhaupt nur in einer Lage verwendbar, denn durch die Abstandshalterplatten in Verbindung mit den Platten der zweiten Art werden umfangsgeschlossene Röhren oder Gänge geschaffen, und auch hier tritt die erwünschte Filmbildung des zu kühlenden Mediums nicht ein.

Wie die Erfahrung zeigt, ist die auf die Flächeneinheit bezogene Kühlleistung, die durch zahlreiche konstrukti-* ve wie auch strömungslechnische Faktoren bestimmt wird, wie beispielsweise Anteil der benetzbaren Fläche, Strömungswiderstand, Strömungsgeschwindigkeit, benetzbare Fläche pro Volumeneinheit, Verwirbelungsausmaß der durchströmenden Luft u.dgl., nicht zufriedenstellend.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kühlraster so auszubilden, daß er nicht nur senkrecht und waagrecht eingebaut, sondern auch in jeder dieser möglichen Lagen entweder im Gegenstrom oder aber im Querstrom mit Kühlluft betrieben werden kann, wobei er die Bachbildung des zu kühlenden Wassers, Kondensates od. dgl. praktisch verhindert und einen höchstmöglichen Kühleffekt bei geringen Durchlaßwiderstand erzielen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die wellenartige Verformung der Platten bei gleicher Höhe der Scheitelpunkte der Wellenberge bzw. der Wellentäler in den beiden Richtungen voneinander verschiedene Wellenlänge aufweist. Ein Kühlraster dieser Art ist nicht nur senkrecht zu seiner Ebene, sondern auch quer dazu offen, so daß für die beiden erwähnten Einbauarten eine einzige Kühlrastertype genügt, was wesentliche fertigungstechnische Vorteile bringt und was sich auch bezüglich der Lagerhaltung günstig auswirkt. Darüber hinaus erzeugt die erfindungsgemäße Ausbildung des Kühlrasters nicht nur eine lebhafte turbulente Bewegung des zu kühlenden Wassers, Kondensates od. dgl., sondern auch der den Kühlraster durchströmenden Luft, so daß mit relativ einfachen Mitteln bereits auf kurzen Strecken eine intensive Kühlung erzielt werden kann, was wiederum geringe bauliche Abmessung der Kühleinrichtung bedingt. Ferner ist wesentlich und wichtig, daß für den Luftdurchtritt sowohl in der Quer- wie auch Längsrichtung durchgehende, hintereinanderliegende, freie Öffnungen vorgesehen sind, die nur einen geringen Strömungswiderstand bilden, ohne jedoch dadurch die Turbulenz der Luftströmung zu unterbinden.

Die in zwei Richtungen verlaufende wellenartige Verformung der Platten, aus denen der gegenständliche Kühlraster gebildet ist, ist mit relativ einfachen Werkzeugen zu erzielen. Stellt man sich diese Platte als geometrische Fläche vor, so wird sie dadurch erhalten, daß zwei unter einem spitzen Winkel aufeinander zulaufende lineare Wellenzüge (Wellenflächen) gleicher Wellenlänge und gleicher Amplituden einander überlagert werden, indem die jeweiligen Amplitudenwerte addiert werden.

Um die Erfindung in der Vielfalt ihrer Realisierungsmöglichkeiten anschaulich zu machen, wird diese anhand der Zeichnung näher erläutert, ohne sie dadurch auf die dargestellten Ausführungsbeispiele einzuschränken. Es zeigt

F i g. 1 einen bandartigen Streifen in Schrägsicht,

F i g. 2 einen aus bandartigen Streifen gebildeten Kühlraster in Schrägsicht,

F i g. 3 in Draufsicht und

Fig.4 in Ansicht gemäß der in Fig. 3 durch Pfeile angedeuteten Blickrichtung,

F i g. 5 und 6 eine Variante des Kühlrasters nach F i g. 2 in Schrägsicht und in Draufsicht und

F i g. 7 eine Ansicht gemäß der in F i g. 6 durch Pfeile angedeuteten Blickrichtung.

Der bandartige Streifen 1, der beispielsweise aus einem der mechanischen und thermischen Beanspruchung genügenden Kunststoffmaterial gefertigt ist, weist sowohl in seiner Längsrichtung (Pfeil 2) als auch in seiner Querrichtung (Pfeil 3) einen wellenförmigen Verlauf auf, wobei die beiden Wellenzüge einander überlagert sind, so daß bezüglich der gedachten Streifenmittelebene 4 sowohl in der Längs- als auch in der Quererstreckung 2, 3 des Streifens 1 jeweils einer vor dieser Ebene 4 liegenden Ausbuchtung 5, 5', 5" und so fort eine hinter dieser Ebene 4 liegende Ausbuchtung 6,6', 6" und einer hinter dieser Ebene liegenden eine vor dieser Ebene befindliche Ausbuchtung folgt. Werden zwei zueinander senkrechte Schnittebenen 7 und 8 gelegt, die lotrecht die gedachte Mittelebene 4 durchdringen, wobei die eine Schnittebene 7 die Mittelachse 9 des Streifens 1 enthält und parallel dazu gelegt ist und die andere Schnittebene 8 im Bereich einer Scheitelhöhe einer Ausbuchtung 5 respektive 6 geführt ist, so ergibt sich einerseits als Schnittkontur eine annähernd gerade Linie 10, die mit der Längsmittelachse 9 zusammenfällt, andererseits eine wellenförmig verlaufende Schnittkontur 11 (F i g. 1). Wenn auch in der F i g. 1 die Wellenzüge stetig verlaufend gezeigt sind, so liegt es durchaus im Rahmen der Erfindung, den Streifen so zu verformen, daß die einzelnen Schnittkonturen durch gerade Linien beispielsweise trapez- und/oder dreieckförmig gebildet sind. Auch ist der stetige Verlauf der Wellenzüge für die Erfindung nicht bindend, da es durchaus möglich ist, einen unterbrochenen Wellenzug vorzusehen oder aber die Streifen nur jeweils auf einen Teil ihrer Länge in der vorgeschlagenen Weise auszubilden. Es ist für die Erfindung nicht bindend, daß die Richtungen der beiden Wellenzüge unbedingt senkrecht zueinander stehen, denn es ist ohne weiteres möglich, daß diese beiden Richtungen einen spitzen Winkel miteinander einschließen. Der Wellenverlauf in Querrichtung (Pfeil 3) des Streifens 1 ist relativ kurz, so daß sich deren Schnittkontur 11 mit der Ebene 8 bezüglich der gedachten Streifenmittelebene 4 als positive und negative Viertelwelle 11' und 11" darstellt. Es fällt jedoch in den Rahmen der Erfindung, die Streifen breiter zu gestalten oder aber die Wellung in Querrichtung so zu formen, daß in dieser Richtung mehrere positive und negative Wellenberge aufscheinen. Wesentlich ist jedoch, wie auch aus der Zeichnung ersichtlich ist, daß die Wellenlänge des in Querrichtung 3 verlaufenden Wellenzuges ein Vielfaches der Wellenlänge des in Längsrichtung 2 verlaufenden Wellenzuges aufweist, wobei insbesondere die Höhe der Wellenberge des einen Wellenzuges geringer ist als die Wellenlänge des ihn kreuzenden Wellenzuges.

Zur Bildung des Kühlrasters werden mehrere Streifen 1, Γ, 1" der erläuterten Art mit ihren gedachten Mittelebenen 4 parallel zueinander und nebeneinander angeordnet, so daß wabenartige, sich vornehmlich in zwei Richtungen erstreckende Gebilde (F i g. 2, 3 und 4) entstehen, wobei die einzelnen Streifen im Bereich der sich berührenden positiven respektive negativen Wellenberge miteinander fest verbunden, beispielsweise verklebt oder verschweißt werden.

Aus dem Vorstehenden und auch aus den Figuren (Fig.2, 3 und 4) geht eindeutig hervor, daß der so gebildete Kühlraster in zwei Richtungen (Pfeile 12 und 13) offen ist und daß dank der gewählten Verformung eine Bachbildung des zu kühlenden Wassers, Kondensates od. dgl. praktisch ausgeschlossen ist.

Vor allem ist auch aus Fig.4 ersichtlich, daß für den Luftdurchtritt in Pfeilrichtung 13 weite und durchgehende Öffnungen 20 vorgesehen sind, durch die die einzelnen Luftströme ziehen, ohne wesentliche Umlenkung und damit ohne wesentlichen Widerstand zn finden. Die Strömungsverhältnisse sind dann günstig (kleiner Strömungswiderstand einerseits, hoher Verwirbelungsgrad andererseits), wenn die Höhe der Wellenberge des einen Wellenzuges geringer ist als die Wellenlänge des ihm überlagerten und ihn kreuzenden Wellenzuges. Zweckmäßig beträgt das Verhältnis mindestens 1 : 5, vorzugsweise jedoch 1 : 20 oder sogar noch mehr.

Die Variante des Kühlrasters nach den F i g. 5,6 und 7 unterscheidet sich von der oben beschriebenen Ausführung dadurch, daß zwischen den verformten Streifen 14, 14', 14" plane Streifen 15,15' eingeschaltet sind. Daß die verformten Streifen 14, 14', 14" bezüglich der planen Streifen 15, 15' spiegelbildlich oder aber auch gegeneinander versetzt angeordnet sein können, liegt auf der Hand. Auch im Falle der Verwendung der planen Zwischenstreifen 15, 15' sind die Kühlraster in zwei Richtungen durchgehend offen, so daß auch für diese Kühlrastertype die oben erwähnten Einbauarten und Betriebsweisen gelten. Wesentlich und wichtig ist dabei, daß die Kühlluft trotz der planen Streifen den Raster in Pfeilrichtung 13 praktisch ungehindert durchströmen kann (F i g. 7), wobei auch für diese Ausbildungsform das oben angegebene Verhältnis (Wellenberg/Wellenhöhe) gut-

Um großflächige Verbindungsstellen zu gewinnen, werden die Wellenberge in ihrem Scheitelbereich abgeflacht, so daß sich dadurch eine zur gedachten Mittelebene 4 parallele Fläche bildet.

Dank des erfindungsgemäßen Vorschlages können Kühlraster jeder beliebigen Abmessung gebaut werden, die der erfindungsgemäßen Aufgabe (senkrechter und waagrechter Einbau, Gegenstrom- und Querstrombetrieb in jeder Einbaulage) mit einfachen Mitteln gerecht werden, wobei die für den Luftdurchtritt vorgesehenen Querschnittsöffnungen so groß sind, daß sie der strömenden Luft nur einen geringen Widerstand bieten, andererseits jedoch eine so starke Verwirbelung erzielt wird, daß der Kühlraster ein Höchstmaß an Kühlleistung zu bieten vermag.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

16 Ol Patentansprüche:

1. Kühlraster als Rieseleinbau, insbesondere für Kühltürme, bestehend aus mehreren zueinander parallel angeordneten Platten aus metallischem, mineralischem und/oder synthetischem Material, wobei einige oder alle Platten mindestens abschnittweise in zwei zueinander verschiedenen Richtungen wellenartig senkrecht zur Plattcncbene verformt sind und bezüglich einer gedachten durch die verformten Platten gelegten Mittelebene in zwei verschiedenen Richtungen dieser Ebene jeweils einer vor dieser Mittelebcne liegenden Ausbuchtung eine hinter dieser Ebene liegende Ausbuchtung und einer hinter dieser Ebene liegenden Ausbuchtung eine vor dieser Ebene liegende Ausbuchtung folgt, wobei die Wellenberge bzw. Wellentäler dieser Formplatte mit den Wellentälern bzw. den Wellenbergen der benachbarten Platte in üblicher Weise, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer edenen Platte, z. B. durch Schweißung, Klebung usw., verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die wellenartige Verformung der Platten bei gleicher Höhe der Scheitelpunkte der Wellenberge bzw. der Wellentäler in den beiden Richtungen voneinander verschiedene Wellenlänge aufweist.

2. Kühlraster nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge der einen wellenartigen Verformung in der einen Richtung der Platte ein Vielfaches der Wellenlänge in der anderen Richtung der Platte beträgt.

3. Kühlraster nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Scheitelhöhe in einem Wellenberg bzw. einem Wellental einer der verformten Platten kleiner als die größere Wellenlänge der wellenförmigen Verformung ist.

4. Kühlraster nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheitelhöhe in einem Wellenberg bzw. Wellental einer der verformten Platten kleiner als ein Fünftel der größeren Wellenlänge der wellenförmigen Verformung der Platte ist.