Kondensationsanlage

Die Erfindung betrifft eine Kondensationsanlage mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Kondensationsanlagen zur Kühlung von Turbinen- oder Prozessabdämpfen sind im energietechnischen Bereich in sehr großen Dimensionen seit vielen Jahren im Einsatz. Bei den zum Beispiel aus der DE-199 37 800 B4 bekannten Bauformen saugen Lüfter von unten Kühlluft an und drücken diese durch dachförmig angeordnete Wärmetauscherelemente. Die erwärmte Kühlluft strömt nach oben ab. Unterhalb der Lüfter muss ein hinreichender Freiraum vorhanden sein, so dass die Lüfter beispielsweise in einer Höhe von 20 Metern auf einem tragenden Stützgerüst aufgeständert werden. Hierbei handelt es sich um eine Stahlkonstruktion aus Stützen und die Stützen verbindenden Koppelstäben. Die Koppelstäbe sind erforderlich, da die Stützen relativ schlank sind und ohne Querabstützung eine nicht zulässige Knicklänge erreichen würden. Auch dienen die Koppelstäbe zur Abtragung der durch Wind und Erdbeben verursachten Horizontalkräfte in die Fundamente.

Es hat sich gezeigt, dass die Koppelstäbe durch anströmenden Wind in Schwingungen versetzt werden können, und zwar schon bei relativ geringen Windgeschwindigkeiten von 4 - 5 m/sec. Koppelstäbe solcher Anlagen besitzen Längen von über 10 m und sind aus Rohren oder I-Profilen hergestellt.

Die Breite eines Lüfterfelds entspricht etwa der Länge der Koppelstäbe, die eine Länge von z.B. 11 - 13 m haben. Die an den Ecken eines solchen Lüfterfelds von den Stützen aufzunehmenden Lasten sind entsprechend groß, so dass bei einer Kondensationsanlage mit 5 x 7 quadratischen Lüfterfeldern insgesamt 6 x 8 Reihen von Stützen, d.h. insgesamt 48 Stützen vorgesehen sein müssen. Jede dieser Stützen ist über Koppelstäbe mit Nachbarstützen zu verbinden. Der Materialeinsatz für solche Stützgerüste ist erheblich. Auch der Montageaufwand ist sehr hoch.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Kondensationsanlage mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufzuzeigen, welche hinsichtlich des Stützgerüsts eine Reduzierung des Materialeinsatzes und eine Verringerung des Montageaufwands erlaubt.

Diese Aufgabe ist bei einer Kondensationsanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei der erfindungsgemäßen Kondensationsanlage kommt eine völlig neuartige Stützkonstruktion zum Einsatz, bei welcher die vertikalen Stützen außerhalb der Ecken der Lüfterfelder platziert sind. Das wird dadurch möglich, dass wenigstens eine Stütze eine vertikal zu den Lüfterfeldern verlaufende Säule und sich oberhalb der Säule anschließende, gegenüber dem Lüfterfeld und der Säule schräg verlaufende Kopfstreben aufweist, die sich zu den Ecken eines Lüfterfelds erstrecken. Die von den Ecken in die Stützkonstruktion eingeleiteten Lasten werden daher nicht unmittelbar senkrecht nach unten abgeleitet, sondern zunächst in die schräg verlaufenden Kopfstreben eingeleitet, die sich

wiederum auf der Säule abstützen, welche den unteren Höhenabschnitt einer jeden Stütze bildet. Jede Säule nimmt die Last von wenigstens zwei Ecken eines Lüfterfelds auf. Auf diese Weise ist es möglich, die Anzahl der Säulen erheblich zu reduzieren.

Beispielsweise sind bei einer Anordnung von 2 x 3 Lüfterfeldern bisher 3 x 4 = 12 Stützen erforderlich gewesen. Bei jeweils nur einer Stütze in der Mitte eines Lüfterfelds und vier Kopfstreben, die sich jeweils zu den vier Ecken eines Lüfterfelds erstrecken, sind in diesem Fall insgesamt nur sechs Stützen und damit auch nur sechs Fundamente erforderlich. Durch die Reduzierung der Anzahl der Stützen kann auch eine Reduzierung der bislang erforderlichen horizontal verlaufenden Koppelstäbe erfolgen. Mit der Reduzierung des Materialeinwands geht auch eine Verminderung des Montageaufwands einher. Gleichzeitig steht unterhalb der Lüfterfelder ein größerer Freiraum zur Verfügung, was zur Verbesserung des Lufteintritts in die Lüfter beitragen kann.

Für eine möglichst gleichmäßige Lastaufnahme ist es zweckmäßig, die Säule in der Mitte eines Lüfterfelds anzuordnen, d.h. dort, wo sich die Diagonalen zwischen zwei sich gegenüberliegenden Ecken eines Lüfterfelds schneiden. Bei dieser Konfiguration besitzen die vier Kopfstreben einer Säule die gleiche Länge. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, die Säulen gewissermaßen näher zusammenzurücken. Bei einer Anordnung von 2 x 2 Lüfterfeldern ist beispielsweise denkbar, dass die vier Säulen außermittig des jeweiligen Lüfterfelds platziert sind, wobei der gegenseitige Abstand der Säulen entweder verkleinert werden kann oder aber auch vergrößert werden kann, falls eine eher mittige oder eher randseitige Abstützung gewünscht wird.

Bei der vorbeschriebenen Konfiguration befinden sich die Säulen im Abstand von den die Ecken eines Lüfterfelds miteinander verbindenden Seitenstreben bzw. den Längskanten eines Lüfterfelds. Es ist aber auch denkbar, dass eine einzelne Säule unterhalb einer Seitenstrebe eines Lüfterfelds angeordnet ist, und zwar in dem Fall, dass die Säule nur zwei Kopfstreben aufweist, die sich jeweils zu den Enden der Seitenstrebe erstrecken, unterhalb der die Säule

angeordnet ist. Die Stütze ist in diesem Fall gewissermaßen Y-förmig konfiguriert. Eine solche Y-förmige Stütze ist für sich betrachtet eine Pendelstütze und kann daher nur im Zusammenhang mit weiteren Stützen zum Einsatz kommen, um dem Stützgerüst die notwendige Steifigkeit zu verleihen. Vorzugsweise kommen solche Y-förmige Stützen nur zum Einsatz, wenn weitere Stützen mit vier Kopfstreben vorgesehen sind.

Bevorzugt ist wenigstens eine Ecke eines Lüfterfelds über vier Kopfstreben abgestützt. Das bedeutet, dass diese Ecke der Mittelpunkt einer Lüfterfeldanordnung von 2 x 2 Lüfterfeldem ist, wobei jedes Lüfterfeld über eine Stütze abgestützt ist, bei welcher die Säule im mittleren Bereich eines Lüfterfelds angeordnet ist und wobei jede der Säule vier Kopfstreben aufweist, die sich zu den vier Ecken des jeweiligen Lüfterfelds erstrecken. Dadurch, dass die gemeinsame Ecke der vier Lüfterfelder über vier Kopfstreben abgestützt wird, also alle Kopfstreben mittelbar miteinander verbunden sind, erhält die Stützkonstruktion die notwendige Steifigkeit. Insbesondere bei großen Kondensationsanlagen mit beispielsweise 5 x 7 Lüfterfeldern sind zumindest die jeweils vier eckseitigen Lüfterfelder auf die vorbeschriebene Art und Weise abzustützen, d.h. mit vier Stützen zu versehen, die jeweils vier Kopfstreben aufweisen.

Zur Reduzierung der Knicklänge der Kopfstreben können diese über Koppelstreben miteinander verbunden sein. Die Koppelstreben im Bereich der Kopfstreben sind wesentlich kürzer als die Koppelstäbe zwischen zwei benachbarten Säulen.

Um Horizontallasten, insbesondere Windlasten aufnehmen zu können, ist vorgesehen, dass einander benachbarte Säulen über Querstreben miteinander verbunden werden. Die Querstreben können sich bevorzugt diagonal zwischen zwei benachbarten Säulen erstrecken. Hierbei ist es grundsätzlich möglich, dass sich die Querstreben vom unteren Ende der Säulen, d.h. vom fundamentnahen Bereich, bis zum Beginn der Kopfstreben erstrecken, ohne dass die Zugänglichkeit der Kondensationsanlage unterhalb der Lüfterfelder

beeinträchtigt wird. Der Grund dafür ist, dass nur einander benachbarte Säulen über Querstreben miteinander verbunden sind, wobei unter benachbarten Säulen typischerweise die Säulen einer Vierer-Anordnung zu verstehen sind, über welche vier Lüfterfelder in einer 2 x 2-Formation abgestützt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht auf eine Stützkonstruktion einer

Kondensationsanlage;

Figur 2 die Lüfterfelder der Kondensationsanlage der Figur 1 in der Draufsicht;

Figur 3 die Stützkonstruktion der Figur 2 aus Blickrichtung des Pfeils III;

Figur 4 die Stützkonstruktion der Figur 2 aus Blickrichtung des Pfeils IV;

Figur 5 eine perspektivische Darstellung einer Stütze mit einem Lüfterfeld und

Figuren

6a) - f) unterschiedlich konfigurierte Lüfterfeldanordnungen mit theoretisch möglichen Varianten von Stützgerüsten.

Die Figuren 1 und 2 zeigen in perspektivischer Ansicht sowie in der Draufsicht eine Anordnung von 5 x 7 rechteckigen Lüfterfeldern 1 , die eine Plattform zur Aufnahme von nicht näher dargestellten Lüftern bilden. Oberhalb dieser Plattform werden in mehreren Reihen nebeneinander, entsprechend der Breite der Lüfterfelder, dachförmig angeordnete Wärmetauscherelemente platziert, die zur Kühlung von Turbinen- oder Prozessabdämpfen dienen. Zur Verbesserung der übersichtlichkeit wird auf die Darstellung der Wärmetauscherelemente verzichtet.

Es ist zu erkennen, dass die Lüfterfelder 1 von einem Stützgerüst 2 getragen werden, das mehrere Stützen 3 umfasst, die jeweils auf Fundamenten 4

gelagert sind. Anhand der Figuren 3 - 5 wird deutlich, dass die Stützen 3 nicht von einem sich vertikal von unten nach oben erstreckenden geraden Pfeiler oder Pfosten gebildet sind, sondern jeweils einen unteren und einen oberen Höhenabschnitt aufweisen, wobei die Höhenabschnitte in ihrer Konfiguration voneinander abweichen. Der untere Höhenabschnitt ist jeweils eine vertikal zu den Lüfterfeldern 1 verlaufende Säule 5, die sich bei etwa über 50 % der gesamten Länge der Stütze 3 erstreckt. An das obere Ende der Säule 5 schließen sich vier Kopfstreben 6 an, die sich zu den Ecken 7 eines Lüfterfelds 1 erstrecken. Die Kopfstreben 6 verlaufen daher schräg bzw. im Winkel zu der Säule 5 und auch schräg bzw. im Winkel zu dem Lüfterfeld 1. Auf Grund der Schrägstellung der Kopfstreben 6 befindet sich die Säule 5 im Abstand von die Ecken 7 eines Lüfterfelds 1 miteinander verbindenden Hauptträgern 8 der Plattform. Anhand der Figur 2 ist zu erkennen, dass sich die Säulen 5 jeweils in der Mitte eines Lüfterfelds 1 befinden. Dadurch sind die Stützen 3 bezüglich ihrer durch die Säule 5 verlaufenden Hochachse rotationssymmetrisch ausgebildet bzw. doppelt symmetrisch ausgebildet, da das Lüfterfeld rechteckig ist.

Eine Aussteifung erfahren die Kopfstreben 6 durch horizontal verlaufende Koppelstreben 9, die sich in horizontaler Richtung, d.h. parallel zu dem Lüfterfeld 1 , etwa in der Mitte zwischen zwei benachbarten Kopfstreben 6 erstrecken. Hierdurch wird die Knicklänge der Kopfstreben reduziert mit der Folge, dass die Kopfstreben schlanker gestaltet werden können.

Anhand der Figuren 3 und 4 ist zu erkennen, dass nicht nur die Kopfstreben 6 zusätzlich miteinander verbunden sind, sondern auch einander benachbarte Säulen 5, zwischen welchen diagonal verlaufende Querstreben 10 angeordnet sind. Die Querstreben 10 verlaufen jeweils vom unteren Ende einer Säule 5 zum oberen Ende der benachbarten Säule 5, so dass sich eine kreuzförmige Aussteifung ergibt.

In Figur 2 ist zu erkennen, dass nicht unterhalb jedes Lüfterfelds 1 eine Stütze 3 angeordnet ist. Die dargestellte Lüfterfeldanordnung ist so groß, dass es

ausreichend ist, die jeweils vier eckseitig angeordneten Lüfterfelder 1 mit einer zentralen Stütze 3 zu versehen. Die von den Stützen 3 eingeschlossene Ecke 7 der aneinander stoßenden Lüfterfelder wird hierbei durch vier Kopfstreben 6 abgestützt. Dadurch wird jeweils in den Eckbereichen der Plattform eine besonders massive und steife Stützkonstruktion geschaffen. Somit können in den inneren Bereichen der Kondensationsanlage, d.h. im Bereich der von den Ecken entfernt liegenden Lüfterfelder, erhebliche Einsparungen vorgenommen werden. Es ist zu erkennen, dass in den inneren Bereichen insgesamt nur vier Stützen 3 vorgesehen sind. Zwischen diesen paarweise angeordneten Stützen 3 befinden sich Lüfterfelder 1 , die keine eigene Stütze 3 aufweisen. Da die Lüfterfelder 1 jedoch alle miteinander verbunden sind, erfolgt eine mittelbare Abstützung über die angrenzenden Lüfterfelder 1. Bei der Auslegung der Stützkonstruktion ist daher darauf zu achten, dass wenigstens eine Kopfstrebe 6 einer Stütze 3 an jeder Ecke 7 der Lüfterfelder angeordnet ist. Unter welchen der aneinander stoßenden Lüfterfelder 1 die tragende Säule 5 angeordnet wird, ist dabei unerheblich.

Anhand der Figuren 3 und 4 ist deutlich zu erkennen, dass der Freiraum unterhalb der Lüfterfelder wesentlich größer ist als bei vergleichbaren Anordnungen, bei denen unterhalb jeder Ecke 7 der Lüfterfelder 1 eine vertikale Stütze bis auf den Boden reicht. Anstelle von 6 x 8 = 48 herkömmlichen Stützen kommen bei dem beispielhaft dargestellten Lüfterfeld nur noch 20 Stützen zum Einsatz. Entsprechend gering ist die Anzahl der Fundamente 4.

Figur 6 zeigt sechs beispielhaft gewählte Ausführungsformen von Lüfterfeldanordnungen. Grundsätzlich sind die Lüfterfelder 1 in zwei Reihen angeordnet, um eine hinreichende Stabilität der Stützkonstruktion gewährleisten zu können. Die kleinste Einheit einer Lüfterfeldanordnung umfasst daher 2 x 2 Lüfterfelder (Figur 6a)). Diese Anordnung lässt sich beliebig erweitern. Bei allen Ausführungsformen wird das Grundprinzip beibehalten, dass wenigstens vier einander benachbarte Lüfterfelder 1 über zentrale Stützen 3 abgestützt werden sollen. Auf Grund dieser Anforderung ist

in Figur 6b) eine Unterstützung aller Lüfterfelder 1 vorgesehen, obwohl theoretisch die mittleren beiden Stützen 3 entfallen könnten.

In Figur 6c) hingegen ergibt sich auf Grund der vorstehenden beschriebenen Konstruktionsregel erstmals die Möglichkeit, Stützen 3 in der dritten Spalte von Lüfterfeldern 1 entfallen zu lassen und die von diesen ausgehenden Lasten auf die Stützen 3 benachbarter Lüfterfelder 1 zu übertragen. Gleiches gilt für die Ausführungsformen der Figuren 6d) und f).

Eine Besonderheit ist die Ausführungsform der Figur 6e). Bei dieser Variante ist im Bereich der mittleren vier Lüfterfelder 1 eine Stütze 11 vorgesehen, die nicht im Abstand von dem Hauptträger 8, sondern unterhalb des Hauptträgers 8 eines Lüfterfelds 1 angeordnet ist. Die Stütze 11 besitzt daher nur zwei Kopfstreben 6, die sich zu den Enden 7 des Hauptträgers 8 bzw. den Ecken 7 der Lüfterfelder 1 erstrecken. Diese Stütze 11 ist daher eine Y-förmig konfigurierte Pendelstütze. Pendelbewegungen dieser Stützkonstruktion jedoch ausgeschlossen werden, da zusätzlich zwei Vierer-Anordnungen von Stützen 3 vorgesehen sind.

Bezuqszeichen:

1 - Lüfterfeld

2 - Stützgerüst

3 - Stütze

4 - Fundament

5 - Säule

6 - Kopfstrebe 7 - Ecke

8 - Hauptträger

9 - Koppelstrebe

10 - Querstrebe

11 - Stütze