ГРАДИРНЯ Российский патент 1999 года по МПК F28C1/00 

Изобретение относится к устройствам для воздушного охлаждения жидкости, например воды, и может найти широкое применение в различных областях промышленности, например, для оборотного водоснабжения.

Известна градирня, содержащая корпус с подающим трубопроводом и вентилятор /см. а.с. СССР N 1802866, кл. F 28 C 1/00, 1993/.

Недостатком указанной градирни является низкий КПД, повышенная энергоемкость из-за дополнительных затрат электроэнергии.

Задачей изобретения является повышение КПД устройства и снижение его энергоемкости за счет усовершенствования конструкции вентилятора.

Задача решается тем, что вентилятор содержит реактивные патрубки, кинематически связанные с подающим трубопроводом, при этом полости реактивных патрубков через проходные отверстия, выполненные в них, соединяют указанный трубопровод с окружающей средой.

Реактивные патрубки выполнены в виде полых лопастей.

Вентилятор содержит дополнительные реактивные патрубки и полые лопасти, расположенные друг над другом с возможностью независимого вращения друг относительно друга.

Лопасти вентилятора выполнены сплошными.

Поверхности реактивных патрубков, полых лопастей и сплошных лопастей выполнены гофрированными.

На фиг. 1 изображена градирня, продольный разрез, на фиг. 2 - лопасть вентилятора, на фиг. 3 - градирня, общий вид, на фиг. 4 - схема установки козырьков в корпусе, на фиг. 5 - лопасть с гофрированной поверхностью, на фиг. 6 - гофры в виде складки угловой, на фиг. 7 - гофры в виде складки радиальной, на фиг. 8 - лопасть с проходными отверстиями, на фиг. 9 - вид по стрелке А на фиг. 8, на фиг. 10 - вариант установки козырьков, на фиг. 11 - лопасть вентилятора, закрепленная на реактивном патрубке, на фиг. 12 - вариант раздельной установки сплошных лопастей и реактивных патрубков, на фиг. 13 - вариант раздельной установки полых лопастей и полых реактивных патрубков, на фиг. 14 - вариант установки лопастей и реактивных патрубков друг над другом, на фиг. 15 - то же, с переходником, имеющим сквозные отверстия, на фиг. 16 - расположение отверстий на поверхности лопасти, на фиг. 17 - вентилятор с Г-образными патрубками.

Градирня содержит корпус 1 с подающим трубопроводом 2 и вентилятор 3. Вентилятор 3 содержит реактивные патрубки 4, кинематически связанные с подающим трубопроводом 2, при этом полости реактивных патрубков 3 через проходные отверстия 5, выполненные в них, соединяют указанный трубопровод 2 с окружающей средой.

Реактивные патрубки 4 могут быть выполнены в виде полых лопастей 6.

Кроме того, вентилятор 3 содержит дополнительные реактивные патрубки 4 и полые лопасти 6, расположенные друг над другом с возможностью независимого вращения друг относительно друга.

Лопасти 7 вентилятора 3 могут быть выполнены сплошными.

В вариантах исполнения поверхности реактивных патрубков 4, полых лопастей 6 и сплошных лопастей 7 могут быть выполнены гофрированными.

В корпусе 1 может быть выполнен диффузор 8. Каркасные рейки 9 соединяют корпус 1 с воронкой 10. На рейках 9 ступенчато закреплены радиальные козырьки 11. В верхней части корпуса 1 выполнен вытяжной патрубок 12 с заслонкой 13, установленной в направляющей 14, а в нижней части воронки 10 выполнен сливной патрубок 15.

Подающий трубопровод 2 соединен с отводом 16, на котором закреплен переходник 17, в нижней части которого выполнен подшипник 18, состоящий из опорной шайбы 19, накидной гайки 20 и основания 21, имеющего резьбовое соединение с накидной гайкой 20 и выполненного в форме цилиндра, при этом переходник 17 с шайбой 19 имеют определенный зазор с накидной гайкой 20 и основанием 21, позволяющий им в собранном виде вращаться относительно переходника 17. На основании 21 закреплены лопасти 6 с полостью 22, связанной с общим каналом 23 переходника 17 и подающего трубопровода 2. Отверстия 5, выполненные в лопастях 6, могут иметь различную форму и конфигурацию.

Отверстия 5 расположены, в основном, на лопасти 6 со стороны, противоположной рабочей кромке, т.е. той кромке, которая рассекает воздух при вращении лопастей 6, это необходимо для создания реактивной тяги, приводящей в движение лопасти 6. Между радиальными козырьками 11 выполнены воздухозаборные радиальные окна 24. На поверхности лопастей 6 и 7 выполнены гофры в виде складки 25 угловой или складки 26 радиальной. При размещении козырьков 11 на центральном патрубке 27 воздухозаборные окна 24 связаны с ним трубками 28, и под каждым козырьком 11 в центральном патрубке 27 выполнены воздухоотводные отверстия 29. В варианте исполнения козырьки 11 установлены по периферии корпуса 1 и по его центру /фиг. 10/. Отверстия 5 могут соединять полость 22 с форсунками 30, установленными на лопастях 6. Форсунки 30 позволяют не только создавать тягу, но и качественно распылять охлаждаемую жидкость.

Сплошная лопасть 7 может быть закреплена на реактивном патрубке 4, закрепленном на основании 21, причем полость 31 патрубка 4 с одной стороны связана с общим каналом 23, с другой стороны с форсункой 32.

Сплошная лопасть 7 может быть закреплена на основании 21, на котором также закреплен патрубок 4, его полость 31 с одной стороны связана с общим каналом 23, с другой стороны с форсункой 32.

Полая лопасть 6 и патрубок 4 могут быть закреплены на основании 21, и их полости 22, 31 связаны с общим каналом 23 с одной стороны, а с другой стороны соответственно с отверстиями 5 и форсункой 32.

При установке лопастей 6 и реактивных патрубков 4 друг над другом в центре вращения верхней лопасти 6 выполнено отверстие 33, в котором на резьбе закреплен переходник 34, в нижней части которого выполнен подшипник 35, состоящий из опорной шайбы 36, накидной гайки 37 и основания 38, имеющего резьбовое соединение с накидной гайкой 37.

В частном случае переходник 21 может быть выполнен двойным с отверстиями 39 для связи канала 23 с полостью 22 лопасти 6.

Градирня работает следующим образом.

Охлаждаемая жидкость, например вода, по трубопроводу 2 поступает под давлением к переходнику 17 и через канал 23 попадает в полость 22 лопасти 6, предварительно в ней охлаждаясь, далее, вытекая из проходных отверстий 5 под давлением, учитывая, что они расположены со стороны задней кромки лопасти 6, т. е. с противоположной стороны движения лопасти 6, жидкость создает реактивную тягу; учитывая, что лопасть 6 закреплена на основании 21 подшипника 18 с возможностью поворота вокруг своей оси, она начнет вращаться, разбрызгивая охлаждаемую жидкость по внутренней поверхности корпуса 1, далее, стекая с радиальных козырьков 11, она охлаждается потоком воздуха, поступающего в воздухозаборные окна 24, поток этого воздуха создается за счет тяги, создаваемой вращающимися лопастями 6 и вытяжным патрубком 12. Таким образом, происходит двойное охлаждение нагретой жидкости, т.е. ее ступенчатое охлаждение, первая ступень - охлаждение в полости 22 лопасти 6 и вторая ступень - охлаждение контактное при соприкосновении с потоком воздуха в момент стекания со ступенчато расположенных козырьков 11 в воронку 10. В лопасти 6 выполнены форсунки 30 для более тонкого лучшего разбрызгивания охлаждаемой жидкости, что также увеличивает КПД устройства. Этой же цели служат и гофры, выполненные на поверхности лопастей 6, 7, т.к. они позволяют увеличить поверхность охлаждения лопастей 6, 7, которые в процессе вращения увлажняются распрыскиваемой жидкостью и тем самым охлаждаются за счет ее испарения и потока воздуха.

При выполнении центрального патрубка 27 с козырьками 11 воздух поступает из воздухозаборных окон 24 по трубкам 28 в полость патрубка 27, а из нее в воздухоотводные отверстия 29. В частном случае, при комплексном решении расположения козырьков 11 /фиг. 10/, возможно выполнение центрального патрубка 27 сплошным, не связанным трубками 28 с воздухоотводными отверстиями 29. В этом случае центральный патрубок 27 с выполненными на нем кольцевыми козырьками 11 выполняет роль удлинителя пути стекающей ступенчато по ним охлаждаемой жидкости.

Возможно выполнение вентилятора 3 со сплошными лопастями, закрепленными на патрубке 4, имеющем Г-образную форму. Этот частный случай рассмотрен для того, чтобы показать наиболее простой способ реализации данного изобретения.

Действительно, достаточно согнуть Г-образно патрубок 4, закрепив его на основании 21, далее приварить к нему лопасти 7, сплошные, сделанные, например, из листовой стали, расположив их под некоторым углом по отношению горизонтального или вертикального сечения корпуса 1 градирни, то практически готов основной узел вентилятора 3, к тому же желательно несколько сплющить патрубок 4 для увеличения его внутренней площади соприкосновения с охлаждаемой жидкостью.

В случае раздельного крепления Г-образного патрубка 4 к основанию 21 и сплошной лопасти 7 на том же основании 21 этот частный пример подходит для работы вентилятора 3 под большим давлением охлаждаемой жидкости, т.к. круглый патрубок 4 выдержит большее давление, чем лопасть 7 с плоской, эллипсной полостью, и, с другой стороны, увеличивается реактивная тяга вентилятора 3 за счет напора струи нагретой жидкости, истекающей из полости патрубка 4. При комплексном решении вентилятора 3, в котором сочетаются полая лопасть 6, закрепленная на основании 21, и патрубок 4, также закрепленный на основании 21, обеспечивается увеличение тяги вентилятора 3, а следовательно, и скорости его вращения, а значит, будет идти более интенсивное вращение лопастей 6 и более интенсивное охлаждение нагретой жидкости, а следовательно более высокий КПД устройства.

При раздельном креплении лопасти 6 вращаются независимо друг от друга, и, если на верхней лопасти 6 выполнить проходные отверстия 5, а на нижней лопасти 6 - с противоположной стороны по отношению к верхней лопасти 6, то они будут вращаться в противоположном по отношении друг относительно друга направлении, что, в свою очередь, создаст дополнительные вихревые потоки воздуха и охлаждаемой жидкости, позволяющие также увеличить скорость охлаждения последней и тем самым увеличить КПД устройства.

Патрубок 4 может заканчиваться форсункой 32 различной конфигурации и конструкции для лучшего распыления жидкости и ее более быстрого охлаждения. Отверстия 5 на поверхности лопасти 6 могут быть выполнены в форме щели в грани лопасти 6 или в форме нескольких круглых отверстий, выполненных на поверхности лопасти 6.

При выполнении в кромке лопасти 6 отверстия в виде щели полость 22 имеет плавный криволинейный переход перед этой щелью для исключения вихревых процессов при скоростном протекании охлаждаемой жидкости в ней, т.е. исключается турбулентный режим.

При небольшом количестве охлаждаемой жидкости достаточно выполнить вентилятор 3 с патрубками 4 Г-образной формы или прямой формы с отверстиями сбоку без дополнительных лопастей, для увеличения КПД их можно слегка приплюснуть, получив в сечении эллипс.

Изобретение относится к устройствам для воздушного охлаждения жидкости, например воды, может найти широкое применение в различных областях промышленности, например, для оборотного водоснабжения, и обеспечивает при своей реализации достижение технического результата, выраженного в виде увеличения КПД. Этот результат достигается тем, что в градирне, содержащей корпус с подающим трубопроводом и вентилятор. последний содержит реактивные патрубки, кинематически связанные с подающим трубопроводом, при этом полости реактивных патрубков через проходные отверстия, выполненные в них, соединяют указанный трубопровод с окружающей средой. 4 з.п. ф-лы, 17 ил.

1. Градирня, содержащая корпус с подающим трубопроводом и вентилятор, отличающаяся тем, что вентилятор содержит реактивные патрубки, кинематически связанные с подающим трубопроводом, при этом полости реактивных патрубков через проходные отверстия, выполненные в них, соединяют указанный трубопровод с окружающей средой. 2. Градирня по п.1, отличающаяся тем, что реактивные патрубки выполнены в виде полых лопастей. 3. Градирня по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что вентилятор содержит дополнительные реактивные патрубки и полые лопасти, расположенные друг над другом с возможностью независимого вращения друг относительно друга. 4. Градирня по п.1, отличающаяся тем, что лопасти вентилятора выполнены сплошными. 5. Градирня по пп.1, 2, 4, отличающаяся тем, что поверхности реактивных патрубков, полых лопастей и сплошных лопастей выполнены гофрированными.