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Luftgekühlter Wärmeaustauscher Es sind luftgekühlte Wärmeaustauscher
bekannt, deren aus parallel geschalteten Rippenrohren bestehende Wärmeaustauschelemente
dachförmig zueinander geneigt angeordnet und mit ihren einander zugekehrten Enden
an eine in Längsrichtung des DachesverlaufendegemeinsameVer-teilerleitungfürdas
zu kühlende Medium sowie mit ihren einander abgekehrten Enden an getrennte Sammelleitungen
für das gekühlte Medium angeschlossen sind. Bei diesen Wärmeaustauschern ist es
weiter bekannt, für die Lagerung der in größerem Abstand oberhalb des Fundamentes
angeordneten Wärmeaustauscherelemente ein allseitig offen ausgebildetes Traggestell
vorzusehen, von welchem mindestens ein die Kühlluft von unten ansaugender Axiallüfter
getragen ist, der etwa im Bereich der Basisfläche der dachförmig zueinander geneigten
Wärmeaustauscherelemente angeordnet ist und aus Motor und Getriebe bestehende Antriebsteile
besitzt. Die aus Motor und Getriebe bestehenden Antriebsteile des Lüfters sowie
die zur Aufhängung des Lüfters bzw. seiner Antriebsteile dienende Tragkonstruktion
sind bei diesen bekannten Wärmeaustauschern unterhalb des Lüfters auf dessen Ansaugseite
angeordnet.
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Diese Anordnung der Antriebsteile und der Tragkonstruktion für den
Lüfter hat den Nachteil, daß sie starke Luftgeräusche verursacht, die durch die
Unterbrechung des Luftstromes an der Saugseite des Lüfters, insbesondere durch das
Antriebsaggregat für den Lüfter, außerdem aber auch durch die zur Aufhängung des
Lüfters und seiner Antriebsteile erforderlichen Tragkonstruktionen hervorgerufen
werden. Diese Geräuschentwicklung kann erheblich sein und wird nicht nur als außerordentlich
lästig und störend empfunden, sondern beeinträchtigt - wie die Erfahrungen
gezeigt haben - außerdem das Arbeitsklima und die Gesundheit des Bedienungspersonals.
In dichter besiedelten Gegenden ist es darüber hinaus vielfach nicht möglich, die
Lüfter mit ihrer vollen Drehzahl umlaufen zu lassen, da hiermit eine unzulässig
starke Geräuschentwicklung verbunden wäre, so daß eine entsprechend geringere Förderleistung
in Kauf genommen werden muß.
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Die Unterbrechung des Luftstromes auf der Saugseite des Lüfters wirkt
sich außerdem insofern ungünstig auf die Führung des Kühlluftstromes aus, als hierdurch
Wirbel entstehen, die zu einer Verringerung des Ansaugvolumens der Luft und damit
des Wirkungsgrades der gesamten Anlage beitragen. Ein weiterer Nachteil liegt in
dem Umstand, daß die Tragkonstruktionen für die Lüfter im Bereich des größten Querschnitts
der Anlage vorgesehen sind, so daß sie gleichzeitig starken Biegemomenten ausgesetzt
werden, die eine entsprechend stärkere Bemessung der Konstruktionsteile erforderlich
machen. Der erhöhte Materialaufwand führt dazu, daß die Vorrichtung an Gewicht schwerer
und in der Herstellung teurer wird. Bei nicht ausreichend starker Bemessung der
Tragkonstruktionen werden andererseits Schwingungserscheinungen und Vibrationen
vergrößert, die sich in einem solchen Maße auf die gesamte Anlage übertragen können,
daß - von der Geräuschbildung abgesehen - häufig Undichtigkeiten an
Rohrverbindungen, Risse im Bereich von Schweißstellen sowie unzulässige Beanspruchungen
des Fundaments die weitere Folge bilden.
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In Verbindung mit der bekannten Verwendung von Sprühvorrichtungen
zur Befeuchtung des Kühlluftstromes liegt ein weiterer Nachteil der-bekannten Anordnung
darin, daß insbesondere die feuchtigkeitsempfindlichen Antriebsaggregate der Lüfterschrauben
der ständigen Gefahr von Korrosionserscheinungen ausgesetzt sind, die gelegentlich
zu Betriebsstörungen f ühren, Bei einem anderen zum Stande der Technik gehörenden
Wärmeaustauscher mit dachförmig zueinander geneigten Wärmeaustauscherelementen und
im Bereich der Basisfläche der dachförmig angeordneten Elemente vorgesehenen Lüftern
sind die zugehörigen Antriebsteile oberhalb der Lüfter angeordnet, jedoch ist die
Förderrichtung der Lüfter so gewählt, daß die Kühlluft von oben durch die Wärmeaustauscherelemente
hindurch angesaugt und nach unten gedrückt wird, so daß auch bei dieser Bauart die
Antriebsteile des Lüfters auf dessen Saugseite angeordnet
sind.
Dieser Wärmeaustauscher weist somit dieselben Nachteile auf wi die eingang behandelte
bekannte e414#, s däiüter i hinaus jedoch noch eine 'Reihe weiterer Nachteile.
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Da bei diesem Wärmeaustauscher die Strömungsrichtung der Kühlhift
der natürlichen Auftriebsrichtung entgegengesetzt ist, ist eine wesentlich höhere
Antriebsleistung der Lüfter sowie ein erheblich größerer Energieaufwand erforderlich,
die insbesondere bei größeren Anlagen deren Wirtschaftlichkeit in Frage stellen.
Gegenüber der an erster Stelle behandelten bekannten Bauart ergibt sich eine noch
wesentlich stärkere Geräuschentwicklung dadurch, daß auch die gesamten Wärineaustauschereleinente,
im Ansaugstrom liegen und damit eine vielfache zusätzliche Unterbrechung des Ansaugstromes
bewirken. Dieser Nachteil wiegt um so schwerer, als bei diesem Wärmeaustauscher
die Bewegungsrichtungen der Schallwellen und des Schallträgers, nämlich der seitlich
austretenden Abluft, im wesentlichen übereinstimmen, so daß einmal eine wesentlich
bessere Schallübertragung erfolgt und zum anderen infolge des Dopplereffektes die
Frequenz der Schallwellen besonders hoch liegt. Sprühvorrichtungen zur zusätzlichen
Befeuchtung des Kühlluftstromes lassen sich bei dieser bekannten Bauart praktisch
kaum verwenden, da diese oberhalb der Wärmeaustauscherelemente angeordnet werden
müßten. Würde man an dieser Stelle Sprühvorrichtungen vorsehen, so ergäbe sich der
Nachteil, daß nicht nur die Antriebsteile, der Lüfter, sondern die gesamte Lüfterkonstruktion
sowie die gesamten Wärmeaustauscherelemente einer ständigen Korrosionsgefahr ausgesetzt
wären bzw. mit den Wärmeübergang beeinträchtigenden Verkrustungen und Ansätzen an
der Außenseite der Rippenrohre gerechnet werden müßte, deren laufende Entfernung
einen wirtschaftlich untragbaren Arbeits- und Zeitaufwand erfordern würde.
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Diese Nachteile der vorstehend behandelten bekannten Wärmeaustauscher
werden erlmdungsgemäß dadurch beseitigt, daß die Antriebsteile des Lüfters auf dessen
Druckseite in dem Bereich zwischen den dachförmig zueinander geneigten Wärmeaustauscherelementen
angeordnet und mittels
Tragrahmen gelagert sind, welche die unteren Enden der zur Lagerung der Wärineaustauscherelemente
dienenden Tragprofile in Querrichtung abstützen und mit diesen zu einem starren
Rahmengestell verbunden sind. Hierdurch wird zunächst die Gefahr von Vibrationserscheinungen
auf ein Mindestmaß gesenkt und gegenüber den bekannten Bauarten eine wesentlich
geringere Geräuschentwicklung erreicht. Diese ist zum Teil auch durch das Auseinanderfallen
der Strömungsrichtung des Schallträgers sowie der Richtung der die unmittelbare
Nachbarschaft treffenden Schallwellen bedingte was einmal eine wesentlich schlechtere
übertragung der Schallwellen entgegengesetzt zur Luftströmung sowie andererseits
eine Frequenzverringerung infolge des Doppler-Effektes zur Folge hat, Die die Antriebsteile
des Lüfters dachförmig überdeckenden Wärmeaustauscherelemente sowie auch der durch
die Ansaugöffnungen des Traggestells alIseiti- angesaugte Kühlluftstrom wirken hierbei
als sehr wirksame Geräuschfilter, die eine bemerkenswerte Geräuschminderung herbeiführen.
Hinzu kommt, daß bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Wärmeaustauscher sowohl
die Antriebsteile des Lüfters als auch die
| "Xra i- |
| Wärineaustauscherelemente auf einem durch di«
fach |
werkartigen Tragrahmen und Tragprofile gebildeten starren Rahmeng .,estell praktisch
vibrationsfrei gelagert sind.
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Andererseits führt die Anordnung der Antriebsteile
| des Lüjters sowie die zu seiner Lagerung vorgesehe- |
| nenifachwerkartigen Tragrahmen auf dessen Druck- |
seite zu einer an dieser Stelle sehr vorteilhaften Verwirbelung der Luftströmung,
die eine wesentliche Verbesserung des Wärmeübertragungs-Wirkungsgrades zur Folge
hat. Diese beruht im wesentlichen darauf, daß die oberhalb der Lüfterschraube vorgesehenen
Antriebsteile sowie die zu deren Verlagerung dienenden
Tragrahmen eine gewisse Verzögerung der Luftströmung herbeiführen, die eine bessere
Beaufschlagung der unteren Höhenabschnitte der dachförmig geneigten Wärmeaustauscherelemente
und damit eine gleichmäßigere Beaufschlagung derselben über ihren gesamten Höhenbereich
zur Folge hat. Darüber hinaus führt die Verbindung der zur Lagerung der Wärmeaustauscherelemente
dienenden
| TragErofile mit den sie in Querrichtung abstützen- |
| denrachwerkartig ausgebildeten Tragrahmen zu einer |
sehr stabilen Rahmenkonstruktion, die die Verwendung von vergleichsweise leichten
Profilen für die Rahmenteile und damit eine besonders leichte Bauweise ermöglicht,
die eine erhebliche Verringerung der Anlagekosten zur Folge hat.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß
sich der Ansaugeseite der Lüfter keinerlei gegen Feuchtigkeit oder Korrosion empfindlichen
Teile befinden, so daß dort ohne weiteres Sprühvorrichtungen für eine zusätzliche
Befeuchtung des Kühlluftstromes vorgesehen werden können.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Tragrahmen die Form eines
mit der Basisseite nach oben liegenden Trapezes zu geben, wobei die Ober- und Untergurtungen
durch diese querverbindende Stützstreben versteift sind, da sich hierdurch die Biegemomente
vermindern lassen. Hierbei ist der Antriebsmotor der Axiallüfter im mittleren Bereich
zwischen jeweils zwei benachbarten Tragrahmen über deren Obergurte nach oben hinausragend
angeordnet. Hierdurch lassen sich Reparatur- und Wartungsarbeiten an der Anlage
leicht von unten durchführen, wobei der zwischen dem Boden und dem Lüfter verbleibende
Raum beispielsweise ausreichend groß für die Durchfahrt von Fahrzeugen bemessen
sein kann, die für den Transport der für den Austausch bestimmten bzw. auszutauschenden
Teile dienen.
| Die in an sich bekannter Weise frei tragend auf |
| dem Wellenstumpf eines kä4setzungsgetriebes ge- |
lagerte Flügelschraube wird hierbei zweckmäßig so angeordnet, daß sie von dem nach
unten austretenden Wellenstumpf des Untersetzungsgetriebes getragen ist, welches
an der unteren Stirnseite des als Flanschmotor ausgebildeten Antriebsmotors angeflanscht
ist. Hierdurch werden Wartung und Austausch der Flügelschraube und des Untersetzungsgetriebes
in besonderem Maße erleichtert.
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Zweckmäßig ist der Drebkreis der Flügelschraube in an sich bekannter
Weise von einem mit im wesentlichen senkrecht verlaufenden kreiszylindrischen Seitenwänden
versehenen Luftkanal begrenzt, der nach oben und unten diffusorartig erweitert ist,
wobei die obere diffusorartige Erweiterung bis etwa in die Höhe des Fachwerkobergartes
und die untere diffusorartige Erweiterung etwa bis zur mittleren Höhe des die Wänneaustauscherelemente
tragenden Trag-
gestelles reicht. Hierbei kann im Ansaugbereich des Lüfters in
bekannter Weise eine Befeuchtungsvorrichtung vorgesehen sein, deren Düsen zweckmäßig
auf der Innenseite eines flanschartig nach innen gerichteten Ringkragens eines auf
der Ansaugseite des Luftkanals vorgesehenen, einteiligen Schutzgitters angebracht
sind. Hierdurch wird der wesentliche Vorteil erreicht, daß die angesaugte Kühlluft
unmittelbar in dem Augenblick, in dem sie die Ansaugöffnung des Luftkanals erreicht
hat, mit einem feinverteilten Sprühnebel in Berührung kommt, durch welchen die Kühlluft
bis zur Beaufschlagung der Wärmeaustauscherelemente im wesentlichen gesättigt wird.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbe,ispiel eines
luftbeaufschlagten Flüssigkeitskühlers erläutert.
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über die Zuführungsleitung 1 wird die zu kühlende Flüssigkeit
den darunter befindlichen, geneigt zueinander angeordneten und vorzugsweise aus
Rippenrohrreihen bestehenden Wärmeaustauscherelementen 2 a, 2 b durch
die Flanschstutzen 1 a und 1 b zugeleitet. In der Zeichnung
im einzelnen nicht dargestellte Sammelleitungen leiten das an den unteren Enden
aus den Austauscherelementen austretende gekühlte Medium ab.
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Die Rippenrohrelemente 2a, 2b sind an der Außenseite
von dachfönnig gegeneinander gerichteten Tragprofilen 3a, 3b befestigt,
deren obere Enden durch ein Querstück4 verbunden sind, während zwischen ihren unteren
Enden und der oberen Stirnkante der Tragstützen5a, 5b waagerecht angeordnete
Träger 6 vorgesehen sind, die seitlich über die Tragstützen hinausragen und
an den Kanten mit senkrecht nach oben gerichteten Abschirmplatten 7
a,
7 b ausgerüstet sind. Die durch die Träger 6 gebildete Ebene
ist als begehbare Bühne eingerichtet.
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Im Bereich der Tragprofile 3 a, 3 b sind in der
Vertikalebene zwei nebeneinander im Abstand angeordnete, trapezartig gestaltete
Fachwerkrahmen 8 vorgesehen, die sich zwischen den unteren Endbereichen sich
jeweils gegenüberliegender Tragprofile 3 a, 3 b
erstrecken und
mit den Enden ihrer Obergurte 8a fest mit diesen, z. B. durch Schweißen, verbunden
sind. Die den Fachwerkrahmen zugeordneten Untergurte 8 b sind in ihrem mittleren
Bereich parallel zum Obergurt geführt und an den Endabschnitten zu den Enden des
Obergurtes hin spitzwinklig geneigt. Im mittleren Längenbereich sind Obergurt und
Untergurt durch zwei etwa parallel zueinander angeordnete Stützstreben
8 c versteift.
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Zwischen den mittleren Längenbereichen der benachbarten Fachwerkrahmen
8 ist der als Flanschmotor ausgebildete Antriebsmotor 9 des Lüfters
derart gelagert, daß er mit seiner ganzen Länge über den Obergurt 8 a hinausragt.
An der unteren Stirnseite des Motors 9 ist das Untersetzungsgetriebe
9 a
angeflanscht. An dem am unteren Ende des Getriebegehäuses herausragenden
Wellenstumpf ist die Flügelradschraube 9 b fliegend gelagert.
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Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß die Flügelschraube
9 b im Bereich ihres Drehkreises von einem senkrechten, kreiszylindrischen
Luftkanal 10 begrenzt ist, der sich nach oben bis etwa in die Höhe des Obergurtes
8a des Fachwerkträgers und nach unten bis etwa zur mittleren Höhe der Tragstützen
5 a, 5 b
diffusorartig erweitert. Die untere diffusorartig
erweiterte öffnung des Luftkanals 10 dient als Ansaugeöffnung für die Kühlluft
und ist mit einem einteiligen Schutzgitter 11 überdeckt, welches einen etwa
flanschartig nach innen gerichteten Ringkragen aufweist. Auf der Innenseite dieses
Ringrandes sind mehrere Befeuchtungsdüsen 12a, 12b in Form nach einwärts
und oben gerichteter, an den Enden mit Düsen versehener Rohrstutzen befestigt. Den
Sprühdüsen wird das Wasser durch Leitungen zugeführt, die innerhalb des Wärmeaustauschers
in einen Bereich verlegt sind, der außerhalb des Saugstromes liegt.
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In der Regel empfiehlt es sich, die Antriebsteile für die Flügelschraube
mit einer geeigneten Strömungsverkleidung gegenüber dem Luftstrom abzuschirmen,
wodurch gleichzeitig eine Verbesserung der Luftführung erreicht wird.
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Zweckmäßig tragen die Obergurte 8a der Fachwerkrahmen zusätzlich Laufstege,
welche zur besseren überwachung der Anlage im oberen Bereich derselben dienen.