專利名稱：剛性的冷卻塔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冷卻塔，特別是現(xiàn)場(chǎng)建立的冷卻塔，其設(shè)計(jì)須能承受風(fēng)和地震等的側(cè)向力。
冷卻塔用來(lái)冷卻液體，辦法是使液體與空氣接觸。許多冷卻塔都屬于對(duì)流型，往往使溫?zé)岬囊后w向下流動(dòng)通過(guò)塔身，而逆向流動(dòng)的空氣則用各種裝置向上抽吸使它通過(guò)降落的液體而使液體冷卻。其他設(shè)計(jì)有用橫向流動(dòng)的空氣和強(qiáng)制送風(fēng)系統(tǒng)的。液體冷卻塔的普通用途是用來(lái)冷卻發(fā)電廠、制造廠、及工業(yè)和公共單位的空調(diào)系統(tǒng)用的水，以便消散其廢熱。
大多數(shù)冷卻塔都有一個(gè)塔結(jié)構(gòu)。設(shè)置這種結(jié)構(gòu)組合體是為了支承死(靜)載荷和活(動(dòng))載荷，活載荷包括驅(qū)動(dòng)空氣設(shè)備如風(fēng)扇、電動(dòng)機(jī)、齒輪箱、驅(qū)動(dòng)軸或聯(lián)軸器，液體分配設(shè)備如分配母管和噴嘴，及傳熱表面介質(zhì)如填充組合體。填充組合體一般占有空間，通過(guò)該空間液體向下流動(dòng)而空氣向上流動(dòng)， 以便在液體和空氣間進(jìn)行熱和質(zhì)的交換。美國(guó)Texas州Fort Worth的陶瓷冷卻塔所用的填充材料是一種著名的類型，它由堆砌成層的開(kāi)孔粘土磚構(gòu)成。對(duì)傳統(tǒng)尺寸的空調(diào)冷卻塔來(lái)說(shuō)，這種填充材料可重達(dá)60,000到70,000磅。冷卻塔的結(jié)構(gòu)零件不僅必須支承填充材料的重量，而且必須抵擋風(fēng)力或風(fēng)載荷并應(yīng)設(shè)計(jì)成能承受地震載荷。
由于通過(guò)這種冷卻塔引出的大量的空氣和水帶有腐蝕性，因此過(guò)去的做法是用不銹鋼、鍍鋅或有其他鍍層的金屬來(lái)裝配這種冷卻塔，或?qū)^大的現(xiàn)場(chǎng)裝配的這種冷卻塔采用在壓力下經(jīng)過(guò)化學(xué)處理的木材來(lái)構(gòu)造，或至少用混凝土來(lái)構(gòu)造塔的結(jié)構(gòu)零件。
冷卻塔的金屬零件能被當(dāng)?shù)氐拇髿饣蛞鋮s的液體腐蝕，取決于實(shí)際使用的金屬或用來(lái)保護(hù)該金屬的鍍層。另外，這種金屬塔的大小通常受到限制并且多少比較貴，特別是在極其大的裝置上，如冷卻從電站冷凝器出來(lái)的水。
混凝土非常耐用，但用混凝土制成的塔是昂貴而笨重的。許多冷卻塔位在建筑物的屋頂上，混凝土冷卻塔的重量會(huì)給建筑設(shè)計(jì)帶來(lái)問(wèn)題。
塑料零件能抗腐蝕，但塑料零件通常不能提供足夠的強(qiáng)度來(lái)支承填充材料和塔本身的重量。
木材曾被用作冷卻塔的結(jié)構(gòu)零件，但也有其缺點(diǎn)。木材需要昂貴的火災(zāi)防護(hù)系統(tǒng)。經(jīng)常不僅暴露在環(huán)境下而且還暴露在塔內(nèi)待冷卻的熱水下的木材會(huì)腐爛。經(jīng)過(guò)化學(xué)處理的木材可增加其有用壽命，但有環(huán)保上的缺點(diǎn)化學(xué)處理劑可能會(huì)從木材上浸出而進(jìn)入到正在冷卻的水內(nèi)。纖維增強(qiáng)塑料曾被使用在一個(gè)成功的設(shè)計(jì)中可替代木材和金屬。
為了承受預(yù)期的側(cè)向風(fēng)載荷和地震載荷，支承塔一般具有兩種型式剪力墻框架結(jié)構(gòu)和側(cè)向支撐框架結(jié)構(gòu)。剪力墻框架結(jié)構(gòu)一般用纖維增強(qiáng)塑料或混凝土來(lái)構(gòu)造，并具有立柱和橫梁互聯(lián)的網(wǎng)格。剪力墻被用來(lái)對(duì)風(fēng)和地震載荷提供側(cè)向抗力。在側(cè)向支撐框架結(jié)構(gòu)中，冷卻塔一般由木材或纖維增強(qiáng)塑料的橫梁和立柱制成，按傳統(tǒng)方式構(gòu)成框架作為死載荷的支承；斜角支撐被用來(lái)抵抗側(cè)向載荷。橫梁和立柱匯合處的接頭被設(shè)計(jì)成允許在結(jié)構(gòu)元件之間可以有轉(zhuǎn)動(dòng)。這些接頭對(duì)結(jié)構(gòu)的載荷或偏彎并不提供側(cè)向抗力。
采用纖維增強(qiáng)塑料的現(xiàn)有技術(shù)方案包括那些在美國(guó)專利5,236,625號(hào)(1993年授予Bard0等)和5,028,357號(hào)(1991年授予Bardo)中所揭示的內(nèi)容。這兩個(gè)專利都公開(kāi)了適宜用于冷卻塔的結(jié)構(gòu)，但目前仍需要有一中等價(jià)格的適宜用作冷卻塔的結(jié)構(gòu)。
這樣，雖然現(xiàn)有的纖維增強(qiáng)塑料的塔結(jié)構(gòu)已解決了不少與木材和金屬的冷卻塔結(jié)構(gòu)有關(guān)的問(wèn)題，但對(duì)如何抵抗側(cè)向載荷這一問(wèn)題的許多解決方案卻都要增加費(fèi)用。不論是剪力墻還是側(cè)向支撐的框架都要化費(fèi)大量的人工去構(gòu)筑，因?yàn)橛性S多零件和許多連接件要制造。還有大量的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)元件的制造和庫(kù)存都較復(fù)雜，增加構(gòu)造的復(fù)雜性，因此增加費(fèi)用。雖然所增的費(fèi)用在許多情況下可認(rèn)為是值得的，但仍然需要有費(fèi)用較低的冷卻塔結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)只要能滿足較不嚴(yán)格的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)即可，而現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)卻是超越了人們的需要。
在纖維增強(qiáng)塑料的框架結(jié)構(gòu)中，遇到的一個(gè)困難是， 當(dāng)用傳統(tǒng)的螺栓或螺釘制出立柱和橫梁之間的接頭時(shí)，橫梁和立柱是能互相轉(zhuǎn)動(dòng)的。但若企圖用傳統(tǒng)的螺栓或螺釘制出更緊的連接以便限止轉(zhuǎn)動(dòng)并提供側(cè)向穩(wěn)定性而不增加斜角支撐時(shí)，那么纖維增強(qiáng)塑料就會(huì)被損壞，因?yàn)檫B接件會(huì)使纖維增強(qiáng)塑料變劣而接納連接件的孔會(huì)被擴(kuò)大。
本發(fā)明提出需要提供容易設(shè)計(jì)、制造和構(gòu)造的、可在現(xiàn)場(chǎng)建立的冷卻塔。它還提出需要提供比傳統(tǒng)的冷卻塔制造起來(lái)費(fèi)用較低的、構(gòu)造更簡(jiǎn)單的、可在現(xiàn)場(chǎng)建立的冷卻塔。它提供一種中等水平的冷卻塔結(jié)構(gòu)來(lái)滿足對(duì)冷卻塔的需要，該結(jié)構(gòu)滿足較不嚴(yán)格的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，從而可降低費(fèi)用。它能滿足對(duì)側(cè)向穩(wěn)定性的需要，可承受預(yù)期的風(fēng)載荷和地震載荷，而可在消除剪力墻的同時(shí)，減少或消除對(duì)傳統(tǒng)的斜角支撐的需要。它還可允許增加橫梁的跨度，同時(shí)滿足對(duì)蠕變和使用壽命的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)而可不需增加斜角支撐，同時(shí)它還可提供設(shè)計(jì)的靈活性，以便提高使用壽命并減少冷卻塔的橫梁內(nèi)的蠕變。
在一個(gè)方案內(nèi)，本發(fā)明所提供的剛性的框架結(jié)構(gòu)可滿足上述這些目標(biāo)，該結(jié)構(gòu)具有一對(duì)立柱和一根在兩根立柱間延伸的橫梁，它們均由含有增強(qiáng)纖維的材料制成。立柱和橫梁在它們交接處具有共平面的表面。有一塊安裝板設(shè)在橫梁和立柱的交接處。安裝板有一側(cè)面連結(jié)到橫梁和立柱在交接處的共平面的表面上，以便在橫梁和立柱之間形成一個(gè)力矩轉(zhuǎn)移接頭。
在另一方案中，本發(fā)明所提供的冷卻塔具有多根由含有增強(qiáng)纖維的材料制成的立柱，還有多根由含有增強(qiáng)纖維的材料制成的第一層水平橫梁，每一第一層水平橫梁在一對(duì)處在第一垂直層的立柱之間延伸。另外還有多根由含有增強(qiáng)纖維的材料制成的第二層水平橫梁，每一第二層水平橫梁在一對(duì)處在第二垂直層的立柱之間延伸。立柱和第一層水平橫梁在其交接處具有共平面的表面。立柱和第二層水平橫梁在其交接處也具有共平面的表面。在冷卻塔內(nèi)有一水分配系統(tǒng)，以便分配所要冷卻的水。水分配系統(tǒng)設(shè)在第二垂直層上。還有填充材料，從水分配系統(tǒng)來(lái)的空氣和水可能要通過(guò)該填充材料。填充材料設(shè)在第一垂直層上。還有一個(gè)風(fēng)扇用來(lái)使空氣流動(dòng)通過(guò)填充材料，以便冷卻在填充材料內(nèi)的水。安裝板設(shè)在多根立柱和第一層水平橫梁的交接處上，每一安裝板都設(shè)在一個(gè)交接處上并有一個(gè)安裝面與第一層水平橫梁和立柱的共平面的表面連結(jié)，以便在交接處形成一個(gè)力矩轉(zhuǎn)移接頭。安裝板還設(shè)在多根立柱和第二層水平橫梁的交接處上，每一安裝板都設(shè)在一個(gè)交接處上并有一個(gè)安裝面與第二層水平的橫梁和立柱的共平面的表面連結(jié)，以便在交接處形成一個(gè)力矩轉(zhuǎn)移接頭。
在還有另一個(gè)的方案中，本發(fā)明所提供的結(jié)構(gòu)具有一個(gè)由含有增強(qiáng)纖維的材料制成的骨干。該結(jié)構(gòu)包括一個(gè)基底和多根由含有增強(qiáng)纖維的材料制成的立柱。這些立柱都被間隔開(kāi)并都有底端。還有多根由含有增強(qiáng)纖維的材料制成的橫梁，每一橫梁都在一對(duì)相鄰的立柱之間延伸并連接到這兩立柱上。設(shè)有底座，以便將這些立柱安裝到基底上。在本實(shí)施例中，每一底座都被固定到基底上并與立柱的底端連接。
在再有另一個(gè)方案中，本發(fā)明所提供的冷卻塔具有一個(gè)骨干支承框架形成的內(nèi)部容積。骨干框架包括多根立柱和橫梁，它們都是由含有增強(qiáng)纖維的材料制成的，每一橫梁的兩端都各連接到一對(duì)立柱中的一根上。冷卻塔也具有一個(gè)水分配系統(tǒng)，以便將水分配到放置在骨干支承框架所形成的內(nèi)部容積中的填充材料內(nèi)，使水流動(dòng)通過(guò)這些填充材料。冷卻塔還包括使空氣流動(dòng)通過(guò)填充材料以便冷卻被接納在填充材料內(nèi)的水的裝置和用來(lái)從填充材料收集被冷卻的水的裝置。冷卻塔還可包括從下面這些單獨(dú)分開(kāi)的零件中選用的零件，如冷卻塔頂部的蓋板、蓋板下面的過(guò)梁、冷卻塔外部的梯子、及冷卻塔頂部的圍欄，這些單獨(dú)分開(kāi)的零件是由木材制成的。
本發(fā)明還提供一種構(gòu)造冷卻塔的方法，該方法包括下列步驟提供多個(gè)由含有增強(qiáng)纖維的材料制成并具有一底端和一平表面的立柱，并提供一個(gè)基底，將立柱垂直地對(duì)準(zhǔn)基底并將底端固緊在基底上，提供多個(gè)由含有增強(qiáng)纖維的材料制成并在兩端各具有平表面的橫梁，并提供具有安裝面的安裝板，將安裝板的安裝面連結(jié)到一根橫梁一端的平表面上和一根立柱的平表面上，以便在橫梁和立柱之間形成一個(gè)力矩轉(zhuǎn)移接頭。
下面簡(jiǎn)要說(shuō)明附圖

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的冷卻塔的骨干框架的部分透視圖， 為使畫(huà)面清晰，一些零件已被拿掉。
圖2為圖1所示帶零件的現(xiàn)有技術(shù)的骨干結(jié)構(gòu)的放大部分透視圖，圖中示出立柱與橫梁和斜角支撐的交接。
圖3為按照本發(fā)明制成的兩室冷卻塔的側(cè)立視圖。
圖4為圖3中的兩室冷卻塔的頂平面圖。
圖5為另一個(gè)兩室冷卻塔的透視圖， 為使畫(huà)面清晰，一些零件已被拿掉。
圖6為圖5中的兩室冷卻塔的透視圖，為使畫(huà)面清晰，零件已被進(jìn)一步拿掉。
圖7為立柱底端的放大部分透視圖，在該底端上裝有本發(fā)明可用的一種實(shí)施例的底座(底腳)。
圖7A為圖7中沿7A-7A線切開(kāi)的剖面圖。
圖8為另一種實(shí)施例的本發(fā)明可用底座的放大部分透視圖。
圖9為用來(lái)制作圖8中底座托架的板材在未彎折成圖8所示形狀前攤平時(shí)的頂平面圖。
圖10為立柱底部的側(cè)立視圖，立柱的底端用兩根角鋼裝有圖9中的底座托架。
圖11為可與圖8中底座托架一起使用或與另外的角鋼構(gòu)成本發(fā)明底座的支架的側(cè)立視圖。
圖12為圖11中沿12-12線切開(kāi)的剖面圖。
圖13為在一根立柱和三根橫梁之間構(gòu)成的力矩轉(zhuǎn)移接頭的放大部分透視圖，其中一根橫梁大于另外兩根橫梁。
圖14為在圖13這種情況下另一種力矩轉(zhuǎn)移接頭的放大部分透視圖。
圖15為在一根立柱和三根同樣大小的橫梁之間構(gòu)成的力矩轉(zhuǎn)移接頭。
圖16為圖13中沿16-16線切開(kāi)的剖面圖。
圖17為本發(fā)明的一種實(shí)施例的安裝板的平面圖。
圖18、19和20各為本發(fā)明另一種實(shí)施例的安裝板的平面圖。
圖20A為本發(fā)明的一種實(shí)施例的安裝板的透視圖，其外形如圖20的實(shí)施例，但在表面上制出許多凹窩。
圖20B為圖20A中沿20B-20B線切開(kāi)的剖面圖。
圖21為按照本發(fā)明的可替代的骨干支承結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖22為用斜角的C形槽鋼支撐的一對(duì)立柱的部分側(cè)立視圖。
圖23為圖22中沿23-23線切開(kāi)的剖面圖。
圖24為圖22中沿24-24線切開(kāi)的剖面圖。
圖25為冷卻塔底部吸取空氣層面的部分側(cè)立面圖。
圖26為圖25中沿26-26線切開(kāi)的剖面圖。
圖1-2示出現(xiàn)有技術(shù)的冷卻塔框架結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。如該圖所示，總體用標(biāo)號(hào)10指出的冷卻塔框架包括許多立柱12和橫梁14。典型的現(xiàn)有技術(shù)的冷卻塔框架的立柱12和橫梁14用木材或纖維增強(qiáng)的塑料制成，并具有多根斜角支撐件或斜梁16，以便提供側(cè)向穩(wěn)定性及對(duì)風(fēng)和地震的抗力。圖1所示的結(jié)構(gòu)為一不完全的冷卻塔，其中為了使畫(huà)面清晰，一些零件已被拿掉，以便示出現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)典型的總體結(jié)構(gòu)。圖2示出一個(gè)典型的具有斜角支撐的框架，其中斜梁16頭對(duì)頭相連地在各個(gè)位置上連接到支承框架的各個(gè)結(jié)構(gòu)元件上。
在這樣一種典型的現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)中，立柱間常間隔開(kāi)一個(gè)約為6英尺的距離；在所示的現(xiàn)有技術(shù)框架10中，立柱被間隔開(kāi)以便形成間格，每個(gè)間格的寬度約為6英尺?？蚣芙Y(jié)構(gòu)10具有好幾層，第一地面層為空氣吸入層20，上面各層22則在垂直方向上與空氣吸入層20對(duì)齊。上部層22被用來(lái)承載填充材料、水分配系統(tǒng)和空氣吸入設(shè)備。一般地說(shuō)，在這種對(duì)流結(jié)構(gòu)中，大直徑的風(fēng)扇和電動(dòng)機(jī)(未示出)常被裝在屋頂24上，以便從空氣吸入層抽取空氣使它向上通過(guò)上部各層22，然后在風(fēng)扇處排出。
如圖1-2所示，這種現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)按照傳統(tǒng)要求在結(jié)構(gòu)的每一層設(shè)置斜角支撐16。雖然除了圖1所示出的以外，還可能有并曾使用過(guò)其他型式的斜角支撐，但這些支撐一般都是成對(duì)設(shè)置的，使當(dāng)框架受到側(cè)向的力如風(fēng)和地震造成的力時(shí)，一組支撐受到拉力，而另一組支撐受到壓力。并且支撐還得在框架的另一側(cè)和框架內(nèi)設(shè)置，以保護(hù)框架使其不被來(lái)自另一方向的側(cè)向力破壞。除非設(shè)有某些其他形式的對(duì)付側(cè)向力的防護(hù)設(shè)施，從基底到頂橫梁，在框架的每一層和層間一般都設(shè)有支撐。
圖3-4示出按照本發(fā)明的冷卻塔。應(yīng)該知道在圖3-4中示出的冷卻塔及在其余的圖中所示出并在本文中說(shuō)明的結(jié)構(gòu)只代表本發(fā)明的一些例子，本發(fā)明并不僅限于這些示出并說(shuō)明的結(jié)構(gòu)。在圖3-4的實(shí)施例中，總體用標(biāo)號(hào)30指出的冷卻塔具有兩個(gè)相連的室32。在所示出的實(shí)施例中，每一室都是方形，每一邊約為36英尺，因此整個(gè)冷卻塔約為36×72英尺。每一室包括一臺(tái)被保持在風(fēng)扇罩36內(nèi)的風(fēng)扇34，一般具有纖維增強(qiáng)塑料的結(jié)構(gòu)并被組裝在冷卻塔30的頂部。風(fēng)扇34坐落在風(fēng)扇齒輪減速器的頂部，后者接納一根來(lái)自風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸。風(fēng)扇、風(fēng)扇減速器和電動(dòng)機(jī)可按本行業(yè)中傳統(tǒng)的方法安裝，例如，安裝在一根橫梁如鋼管上而該橫梁須具有合適選定的結(jié)構(gòu)特性如抗彎和抗剪強(qiáng)度及扭轉(zhuǎn)抗力。電動(dòng)機(jī)和該橫梁可在屋頂之外，或冷卻塔頂部，或其內(nèi)。在所示出的實(shí)施例中，風(fēng)扇罩36被裝在冷卻塔頂部的平蓋板38的頂部上，在其周?chē)O(shè)有圍欄40。為了走到蓋板上并可設(shè)有梯子41或樓梯43，在蓋板上還可設(shè)有走道。
在蓋板38下面為冷卻塔的上部各層42，而在上部各層42下面為底層或空氣吸入層44。在空氣吸入層44下面為從填充系統(tǒng)收集冷卻水的裝置。在所示出的實(shí)施例中，收集裝置為一池46，冷卻水滴入其內(nèi)并被收集。
上部各層42的外部可用罩殼或覆蓋屏48覆蓋，其設(shè)計(jì)可允許空氣(例如在有風(fēng)的條件下)流動(dòng)通過(guò)進(jìn)入到冷卻塔內(nèi)，也可把這個(gè)覆蓋屏設(shè)計(jì)成為犧牲品，一旦設(shè)計(jì)載荷被超過(guò)時(shí)可把它吹掉。覆蓋屏可由纖維增強(qiáng)塑料或某些其他材料制成并可具有百頁(yè)。
如圖5所示，上部各層42包括一個(gè)填充層50和水分配層52。填充層在水分配層之下，因此水可被分配滴落通過(guò)填充層來(lái)到在底下的收集池46?？諝鈩t流動(dòng)通過(guò)填充層，在水的旁邊經(jīng)過(guò)把它冷卻。所示的風(fēng)扇(抽風(fēng)機(jī))34可以是一種使空氣流動(dòng)通過(guò)填充層的裝置，但其他裝置也能使用，例如鼓風(fēng)機(jī)可在空氣橫向流動(dòng)的結(jié)構(gòu)中使用。
如同現(xiàn)有技術(shù)那樣，用填充材料54即傳熱介質(zhì)來(lái)填充填充層。一般地說(shuō)，填充物為一種開(kāi)孔材料，可允許水向下通過(guò)， 空氣向上通過(guò)，而在這兩者通過(guò)時(shí)在它們之間進(jìn)行傳熱。開(kāi)孔粘土磚、開(kāi)孔聚氯乙烯材料和任何其他開(kāi)孔的傳熱介質(zhì)都可使用。在所示的實(shí)施例中，采用一般由多張垂直的聚氯乙烯瓦楞板構(gòu)成的塊作為填充材料?？捎蒙虡I(yè)上有售的填充材料，例如美國(guó)Florida州Ft.Myers的Munters公司用商品號(hào)12060，19060，25060以前出售的填充材料；美國(guó)Pennsylvania州Rea ding的Brentwood工業(yè)公司用商品號(hào)1200，1900，3800和5000出售的填充材料；美國(guó)New Jersey州Bridgewater的Hamon冷卻塔公司以商品名“Cool Drop”和“ Clean Flow”出售的填充材料；及格柵型的填充材料；這些填充材料被鑒定為只可用于所說(shuō)明的目的，而本發(fā)明并不限于采用某一種特定型式的填充材料。本發(fā)明也可應(yīng)用于橫向流動(dòng)的設(shè)計(jì)，對(duì)這種設(shè)計(jì)，合適的填充材料結(jié)構(gòu)可由本行業(yè)的技術(shù)人員自己作出。
在填充層50上面一層52內(nèi)的水分配系統(tǒng)49包括一個(gè)分配母管56，該管接受來(lái)自供水管(未示出)的熱水，而該供水管可連接到冷卻塔外部的進(jìn)水口58上。一條分配母管56可延伸越過(guò)各室的寬度，而從每一條分配母管56上又可接出許多側(cè)向分配管60，這些分配管60垂直于母管56而走向每一室的兩個(gè)對(duì)邊。側(cè)向分配管60在每一個(gè)間格上都均勻地互相間隔開(kāi)，就所示出的實(shí)施例而言，在每一個(gè)6×6英尺的間格中設(shè)有8根側(cè)向分配管。較大的間格可設(shè)有數(shù)目合適的分配管并在各管之間保持合適的間隔。
每一側(cè)向分配管60設(shè)有許多向下指向的噴嘴63，這些噴嘴被接通可接受熱水并使熱水成為點(diǎn)滴地向下噴灑到填充材料54上，在一段距離內(nèi)重力吸引水滴下落到水池，而風(fēng)扇吸引空氣向上流動(dòng)通過(guò)冷卻塔，熱交換就能發(fā)生。每一側(cè)向分配管可以有例如10個(gè)噴嘴，因此在每一個(gè)間格62內(nèi)可以有80個(gè)噴嘴。這種水分配系統(tǒng)被示出并描述只是為了說(shuō)明的目的；其他設(shè)計(jì)也可使用。
本發(fā)明的冷卻塔還具有一個(gè)骨干支承框架64可用來(lái)支承風(fēng)扇系統(tǒng)、水分配系統(tǒng)49和填充材料54。骨干支承框架64限定一個(gè)內(nèi)部容積65，填充材料54和水分配系統(tǒng)的絕大部分被保持在其內(nèi)。本發(fā)明的骨干或框架64具有多根立柱66和橫梁68。它們都被簡(jiǎn)單地成形為具有方形或矩形截面和平表面67、69的長(zhǎng)管，如圖13-16所示。立柱66和橫梁68的表面67、69在它們的接頭或交接處61是在同一平面上。橫梁用新的方式連結(jié)在立柱上， 因此完成的框架是牢固的，上部各層可不再需要斜角支撐，這樣就可簡(jiǎn)化現(xiàn)場(chǎng)建立的塔的構(gòu)造并降低費(fèi)用。
所示骨干支承框架64的立柱66和橫梁68都是由含有玻璃纖維或其他增強(qiáng)纖維的材料制成。所示纖維增強(qiáng)材料是一種拉伸的纖維增強(qiáng)塑料，可制成耐火的或不耐火的，這在本行業(yè)都知道。拉伸纖維增強(qiáng)塑性線束一般是那些通過(guò)一個(gè)模具拉伸細(xì)長(zhǎng)的玻璃纖維或其他增強(qiáng)纖維和粘結(jié)材料所制出并經(jīng)過(guò)硬化的材料，玻璃以外的增強(qiáng)纖維也可應(yīng)用，而含有增強(qiáng)塑料的材料可以是任何傳統(tǒng)的塑料或樹(shù)脂或其他傳統(tǒng)的材料或基體，這在本行業(yè)都知道。
如圖6所示，在冷卻塔的四角，每一根角立柱70都與兩根在填充層或第一垂直層50的第一層水平橫梁71連接，每一根端面立柱72都與三根第一層水平橫梁7 1連接，而每根內(nèi)部立柱74都與四根第一層水平橫梁71連接著。這些第一層水平橫梁71支承著在水池46上面間隔開(kāi)一段距離的填充層50上的填充材料54。這些立柱在接下來(lái)較高的水分配層52上與同樣數(shù)目的第二層水平橫梁73連接，而在接下來(lái)的更高的蓋板支承層76上又與同樣數(shù)目的第三層水平橫梁75連接。每一接續(xù)層的橫梁都與前一層的橫梁在垂直方向上隔開(kāi)一段距離。
為了在填充層50上支承填充材料54，本發(fā)明包括多根水平的填充材料支承過(guò)梁78，它們?cè)谄叫械牡谝粚铀綑M梁71之間延伸并被支承。填充材料支承過(guò)梁78都在同一平面上，填充材料塊54可被支承在相鄰的過(guò)梁78和平行的橫梁71上。第一水平橫梁71的高度這樣設(shè)定；使擱置過(guò)梁的橫梁高度略微低于與擱置過(guò)梁的橫梁垂直的第一層水平橫梁的高度；使得過(guò)梁的頂部與平行于過(guò)梁的第一層水平橫梁的頂部在同一平面上，如圖5和6所示。過(guò)梁可用可卸掉的專用螺釘通過(guò)過(guò)梁插入到在下面的橫梁內(nèi)來(lái)固緊在位。
在第二垂直層或水分配系統(tǒng)支承層52上設(shè)有一單獨(dú)系列水分配系統(tǒng)支承過(guò)梁80。該過(guò)梁80垂直于側(cè)向分配管60并在第二層水平橫梁73之間延伸而被支承。在所示實(shí)施例中，水分配系統(tǒng)支承過(guò)梁80垂直于填充材料支承過(guò)梁78并在填充材料之上支承著側(cè)向分配管和噴嘴。垂直的第二層水平橫梁73可被設(shè)定在兩個(gè)高度上，使過(guò)梁的頂部與平行于過(guò)梁的第二層水平橫梁在同一平面上。
在水分配系統(tǒng)支承過(guò)梁80之上并離開(kāi)一段距離的蓋板支承層76上設(shè)有另一單獨(dú)系列蓋板支承過(guò)梁82。該過(guò)梁82被支承在第三層水平橫梁75上并可支承覆蓋的地板84、風(fēng)扇34和風(fēng)扇罩36。垂直的第三層水平橫梁75可被設(shè)定在不同的高度上，使過(guò)梁的頂部與平行于過(guò)梁的橫梁的頂部在同一平面上。
水分配母管56可從下面被第二水平橫梁73中的一根支承著?；蛘撸詈迷趦筛⒅g設(shè)置一根另加的、較粗的懸掛橫梁85，而在兩根這樣的橫梁上懸掛著延伸的水分配母管56。采用這樣一種構(gòu)造，不是把母管所有的重量都支承在母管下面的橫梁的一個(gè)中心點(diǎn)上，而是把重量懸掛在兩個(gè)離開(kāi)中心的點(diǎn)上，這樣下面的橫梁就不易蠕動(dòng)。這種懸掛可用兩個(gè)螺栓或銷釘通過(guò)橫梁掛下并通過(guò)一條環(huán)繞母管的帶來(lái)完成。一部分其余的水分配系統(tǒng)49可由第二層水平橫梁73來(lái)支承。
在所示出的實(shí)施例中，混凝土收集池46限定著一個(gè)基底，立柱66可通過(guò)底座(底腳)86安裝在該基底上。如圖7所示，每一底座可有一安裝得與水池的水平地面91齊平的平底板90，和一個(gè)將立柱66的底端夾持在其內(nèi)的垂直的殼體92。在橫截面上，垂直殼體的形狀與立柱吻合使在殼體和立柱之間有一較緊密的配合。每一底座的平底板90可用螺栓固緊在水池的地面91上，以便維持冷卻塔在水池上的位置。
一種可替代的底座在圖8-12中示出，如同所示，一個(gè)U形托架200可與一對(duì)角鋼202聯(lián)合使用作為一個(gè)底座86。U形托架200可由一如圖9所示的扁平金屬板沿折疊線204彎折，使端部206垂直于中心部208而制成。在兩折疊線之間的中心部的寬度須大到足夠的程度，以便緊密地將立柱66的底端94夾持在端部206所形成的兩個(gè)豎起的側(cè)面內(nèi)。托架200可用一個(gè)或多個(gè)螺栓210延伸通過(guò)立柱和托架的兩個(gè)側(cè)面206連結(jié)在立柱的底端上。
為了使裝有托架的立柱端固緊到地面上，可用螺栓將一對(duì)角鋼202固緊到立柱上，如圖10所示，然后用螺栓通過(guò)角鋼和在其下的托架200的中心部208將整個(gè)組件固緊在水池的地面上?；蛘?，可用一組角鋼202將每一根立柱固緊在水池的地面上，而將角鋼的直立表面212粘結(jié)在立柱端上，如下所述。
或者，最好設(shè)有被接納在立柱內(nèi)而不是圍在立柱外的豎立件。這些實(shí)施例中的任一種都設(shè)有兩個(gè)互相垂直的平表面，如平底面90和垂直殼體92，托架的中心部208和兩個(gè)側(cè)面206，及角鋼件的兩個(gè)表面212、214，以便將底座固緊到立柱66上和基底46上；螺栓，舉例說(shuō)，可用來(lái)將底座固緊到水池的混凝土地面上。
在某些情況下，較好的做法是將立柱66的底端94粘結(jié)到底座86的垂直殼體上，或者粘結(jié)到托架202和角鋼202的垂直端部206上。在某些其他的情況下，也可以是較好的做法是將底座86的平底板90粘結(jié)到基座或水池的地面91上。這樣，為了粘結(jié)到立柱66的底端表面94，可以有一層粘結(jié)材料或粘結(jié)劑敷設(shè)在垂直殼體92的內(nèi)壁213上(圖7A)，或U形托架的垂直端部上(圖10)，或角鋼件202的垂直表面上(圖11)。為了粘結(jié)到地面91上，可以有一層粘結(jié)劑或粘結(jié)材料215敷設(shè)在托架200的中心部208上(圖10)，或角鋼件202的底表面214上(圖11)，或平底板90上(圖7)。但在許多應(yīng)用中，將立柱連結(jié)到底座上和底座的地面上沒(méi)有采用粘結(jié)劑或粘結(jié)材料。
本發(fā)明為每一個(gè)立柱66和橫梁68提供一個(gè)獨(dú)特的接頭。傳統(tǒng)的螺栓連接允許在這種立柱和橫梁之間可以有相對(duì)的轉(zhuǎn)動(dòng)，但本發(fā)明所提供的是基本上為剛性的接頭，在設(shè)計(jì)載荷下不允許有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，在傳統(tǒng)接頭中不能在橫梁和立柱之間轉(zhuǎn)移力矩，而在本發(fā)明可以這樣做。接頭59的特征是能夠轉(zhuǎn)移(傳遞)力矩，這意味著在設(shè)計(jì)的死重量和側(cè)向載荷下在連接件之間基本上沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在立柱66的底端94和基底46之間的連接與此類似能夠轉(zhuǎn)移力矩。因此，在本發(fā)明中，對(duì)側(cè)向力的設(shè)計(jì)限制是立柱的剛度。冷卻塔能夠在不用或少用斜角支撐或剪力墻的條件下構(gòu)造成能夠承受預(yù)期的剪力載荷。
為了在立柱和橫梁間提供這種能轉(zhuǎn)移力矩的接頭59，本發(fā)明采用了剛性安裝板和粘結(jié)材料結(jié)合的方法。在每一接頭或交接處61，安裝板100的安裝表面101被放置得能夠覆蓋并粘結(jié)立柱66和橫梁68的一部分相會(huì)的共平面的表面67、69。在所示出的實(shí)施例中，安裝板覆蓋著每一相會(huì)件66、68的共平面的平表面67、69的整個(gè)寬度，并向側(cè)向延伸從而覆蓋每一連接匯合件的一部分平表面的整個(gè)寬度。在立柱和橫梁表面67、69及并列的安裝板的內(nèi)安裝面101之間有一薄層的粘結(jié)劑或粘給材料102。粘結(jié)劑102用來(lái)將安裝板粘結(jié)到立柱和橫梁上，以便創(chuàng)出一個(gè)能轉(zhuǎn)移力矩的連接或接頭59，在板和它所粘結(jié)的立柱和橫梁之間基本上沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此在所連接的立柱和橫梁之間也基本上沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，那就是說(shuō)，力矩能從橫梁轉(zhuǎn)移到立柱上。
采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，冷卻塔的上部各層42可以基本上不用斜角支撐來(lái)抵抗側(cè)向載荷和剪力載荷，這種在結(jié)構(gòu)的內(nèi)部容積65內(nèi)不需設(shè)置斜角支撐的自由是特別有利的，因?yàn)樘畛鋵泳涂膳c水分配層一樣，免受斜撐的干擾，這樣在安裝填充材料和水分配系統(tǒng)時(shí)就可較為容易而迅速。
在本發(fā)明中可用的安裝板樣品在圖13-20B中示出，如圖所示，安裝板只需少數(shù)基本形狀便可滿足現(xiàn)場(chǎng)建造冷卻塔的需要。第一種基本形狀為圖14和17中所示，用于立柱和橫梁在角部匯合時(shí)的典型連接。如圖所示，這種安裝板100具有一個(gè)狹長(zhǎng)的區(qū)域103用來(lái)安裝立柱66，還有一個(gè)成為整體的、長(zhǎng)度較短的用來(lái)安裝橫梁的區(qū)域104。這兩區(qū)域103、104的寬度都至少約為5英寸，以便用于寬度約為5英寸的立柱。一般地說(shuō)，最好橫梁覆蓋區(qū)域104的長(zhǎng)度至少能夠覆蓋橫梁的寬度。在所示出的實(shí)施例中，橫梁的寬度可以是例如5、7或10英寸，因此可制造一個(gè)能覆蓋10英寸橫梁的通用安裝板。這樣，只要在一套中提供一種大小的安裝板，便可用于在冷卻塔框架中所常使用的任一種大小的橫梁。
另一種基本形狀如圖13和18所示。該形狀用于多于一根的橫梁68與一根立柱66的交接。該形狀與第一形狀相似，只是在用來(lái)與立柱連結(jié)的共平面的狹長(zhǎng)區(qū)103的兩側(cè)各設(shè)有一個(gè)共平面的橫梁安裝區(qū)104。
另外的安裝板形狀如圖15-16和19-20所示。其中，安裝板可具有T形106，如圖15所示；L形108，如圖15所示；矩形110，如圖13-14和19-20所示。如圖13-16和21所示，骨干框架結(jié)構(gòu)可具有所有這些安裝板的形狀或其中的幾種，視所用橫梁的尺寸而定。
安裝板100最好具有預(yù)先鉆好的孔112，通過(guò)該孔，自攻絲螺釘113和專用螺釘(tech screw)114可被擰入到立柱66和橫梁68內(nèi)。在構(gòu)造時(shí)，自攻絲螺釘113和專用螺釘114須在粘結(jié)劑硬化前置入孔內(nèi)，以便在構(gòu)造時(shí)用來(lái)將冷卻塔框架結(jié)構(gòu)夾持在一起。一般地說(shuō)，自攻絲螺釘113被插入通過(guò)安裝板100的孔并通過(guò)立柱和橫梁66、68表面67、69的孔；專用螺釘114也被插入通過(guò)安裝板100的孔并進(jìn)入到立柱和橫梁66、68的表面67、69內(nèi)，形成它們自己進(jìn)入到立柱和橫梁內(nèi)的孔。這些連接可在構(gòu)造時(shí)承受結(jié)構(gòu)的死載荷，并用來(lái)夾持安裝板的內(nèi)安裝面101及連接的立柱和橫梁的表面67、69，使它們與粘結(jié)劑緊密接觸，以便在這些元件中發(fā)生粘結(jié)。如圖16和20所示，自攻絲螺釘113例如可用在安裝板的內(nèi)部孔115上，而專用螺釘114則用在環(huán)繞安裝板周?chē)耐獠靠?17上。最好增添地或替代地設(shè)有孔116，以便1/4英寸貫穿螺栓118延伸通過(guò)安裝板而進(jìn)入到橫梁和立柱內(nèi)，借以在構(gòu)造時(shí)使橫梁和立柱定位并互相間隔開(kāi)。
安裝板例如可由不銹鋼或鍍鋅金屬、或纖維增強(qiáng)塑料板制成。任何材料都可使用，只要它能提供所需強(qiáng)度并能承受預(yù)期的環(huán)境，特別是在冷卻塔內(nèi)部的潮濕環(huán)境。在所示實(shí)施例中，安裝板可用12規(guī)格(12sauge)304或316號(hào)的不銹鋼；對(duì)某些用途，最好用混合體，例如將某些材料用于塔的內(nèi)部而將其他材料用在周邊。
在所示實(shí)施例中，粘結(jié)劑或粘結(jié)材料102以一薄層放置在每一安裝板100的內(nèi)安裝面101與所要連結(jié)的每一立柱66和橫梁68的共平面表面67、69之間。粘結(jié)強(qiáng)度可隨粘結(jié)材料的厚度變化。粘結(jié)劑典型的厚度約為2-15密爾。為了有助于保證使粘結(jié)劑具有適當(dāng)?shù)挠昧?，安裝板100的內(nèi)安裝面101可制出凹陷(凹坑)，如圖20A和20B的實(shí)施例所示，在預(yù)先鉆好的螺釘孔112周?chē)O(shè)置螺釘用的環(huán)狀凸起區(qū)105。凸起區(qū)的高度可用來(lái)限定粘結(jié)劑的有效厚度，因?yàn)閮?nèi)安裝表面101的凸起區(qū)105可與立柱66和橫梁68的共平面表面67、69齊平，使粘結(jié)材料在內(nèi)表面10的其余部分和共平面表面67、69之間伸展。這種凹陷可用于金屬安裝板100。
這樣，在所示實(shí)施例中，安裝板100的安裝面101可以是平面的或具有凸起區(qū)105的。安裝面101在安裝板的一側(cè)。安裝面可以包括安裝板一側(cè)的全部?jī)?nèi)表面或包括內(nèi)表面上的一部分或幾部分區(qū)域。
在安裝板100上還可設(shè)置溢出孔，使多余的粘結(jié)劑可以流出。這種孔的有利之處還在于它可使粘結(jié)劑從立柱和橫梁的表面伸展到安裝板的表面并通過(guò)安裝板的厚度。
粘結(jié)劑或粘結(jié)材料102在凝固時(shí)應(yīng)能防水并且對(duì)用于橫梁和立柱的材料及用于安裝板的材料都能粘結(jié)。粘結(jié)劑或粘結(jié)材料例如可用一種環(huán)氧樹(shù)脂，如美國(guó)Georgia州Chamblee的Magnolia塑料公司供售的“ Magnobond 56A&B”，這是一種高強(qiáng)度環(huán)氧樹(shù)脂采用改性的聚酰胺凝固劑的粘結(jié)劑，原被設(shè)計(jì)用來(lái)將纖維增強(qiáng)塑料板粘結(jié)到種類廣泛的基片上?；蛘呖捎眉谆┧狨フ辰Y(jié)劑。適用的甲基丙烯酸酯粘結(jié)劑如美國(guó)Massachusetts州Danvers的ITW粘結(jié)劑系統(tǒng)公司供售的“PLEXUSAO420”汽車(chē)粘結(jié)劑和“PLEXUS AO425”結(jié)構(gòu)粘結(jié)劑。預(yù)期其他構(gòu)造粘結(jié)劑也能用于本發(fā)明。例如最好采用一種以片狀提供的粘結(jié)劑，如在一塊薄片或薄膜的兩側(cè)都涂有環(huán)氧樹(shù)脂；這時(shí)美國(guó)Minnesota州St.Paul的3M公司供售的型號(hào)為VHB的粘結(jié)帶便可使用，或者可用類似的產(chǎn)品如汽車(chē)粘結(jié)劑；這些和類似的產(chǎn)品都被包括在“粘結(jié)劑”、“粘結(jié)材料”的術(shù)語(yǔ)內(nèi)。這些粘結(jié)劑或粘結(jié)材料被指出只是為了說(shuō)明；其他粘結(jié)劑或粘結(jié)材料也可應(yīng)用并且屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
在選用粘結(jié)劑或粘結(jié)材料102時(shí)，最好選用那些能與橫梁和立柱的構(gòu)件起良好反應(yīng)并可共處的粘結(jié)劑，如同在纖維增強(qiáng)塑料中的隔離劑那樣，它可跑到表面上，從而使連結(jié)的接頭不被粘結(jié)材料與橫梁和立柱構(gòu)件的相互作用削弱。有些用在拉伸上的材料能使環(huán)氧樹(shù)脂，或甲基丙烯酸酯或其他粘結(jié)材料失效。某些隔離劑不會(huì)影響連結(jié)強(qiáng)度，應(yīng)在制造過(guò)程中予以使用?？膳c上面指出的粘結(jié)劑兼容的隔離劑的一個(gè)例子例如美國(guó)New Jersey州Newark的Blendex公司所供售的“TECH-LUBE 250CP”；這種產(chǎn)品被鑒定為是一種擁有專利權(quán)的、混合有變性脂肪酸和磷酸酯的樹(shù)脂、脂肪酸甘油酯脂和有機(jī)酸衍生物的濃縮產(chǎn)品。
最好還能采用一種能被敷設(shè)的粘結(jié)劑，該粘結(jié)劑能在潮濕的環(huán)境下定形和凝固，而且不喪失其強(qiáng)度。凝固好的接頭應(yīng)該不太柔順，在預(yù)期的載荷下在立柱和橫梁間不允許有相對(duì)運(yùn)動(dòng)發(fā)生連結(jié)強(qiáng)度須大到足夠的程度，以便使結(jié)構(gòu)在通過(guò)預(yù)期的加載時(shí)能維持其接頭的剛性；雖然接頭可能不會(huì)堅(jiān)強(qiáng)到能夠通過(guò)使用時(shí)它們將經(jīng)歷到的所有加載，但它們應(yīng)在通過(guò)一個(gè)選定范圍的側(cè)向力時(shí)保持其剛性。
當(dāng)粘結(jié)劑102定形和凝固好，它便形成一個(gè)剛性的接頭，不僅能承受結(jié)構(gòu)的死載荷，而且能夠支撐框架和冷卻塔，抵擋側(cè)向力，將來(lái)自橫梁的力矩轉(zhuǎn)移到立柱上。這樣，對(duì)預(yù)期的風(fēng)和地震的載荷來(lái)說(shuō)，立柱的剛性和對(duì)垂直方向彎曲的抗力可能成為起限制作用的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
采用本發(fā)明的剛性接頭的一個(gè)效果是，冷卻塔框架很少或不再需要斜角支撐，特別是在上部各層42。雖然最好在底部空氣吸取層44保留數(shù)個(gè)斜角支撐，如圖5-6所示，但在上層一般不需要這樣做，因?yàn)榱剞D(zhuǎn)移接頭59會(huì)將來(lái)自側(cè)向力的剪切載荷轉(zhuǎn)移到立柱上。
減少斜角支撐的數(shù)目是有利的，它可減少塔的材料費(fèi)用，減少建筑時(shí)間和費(fèi)用，改善冷卻塔的可及性，以便放置、更換、清潔或修理零件如在水分配系統(tǒng)內(nèi)的噴嘴。在一建筑工地上所需零件的數(shù)目和品種可顯著減少，這樣甚至可以得到更高的建筑效率。另外，還可生產(chǎn)出模塊式的框架單元，甚至可以更快地就地裝配。
采用力矩可轉(zhuǎn)移接頭59還可有其他設(shè)計(jì)上的優(yōu)點(diǎn)在維持或達(dá)到所需的載荷能力、橫梁長(zhǎng)度對(duì)撓度的比率和服務(wù)因數(shù)的條件下，具有典型跨度的橫梁可提高其強(qiáng)度；或者可顯著增大橫梁的跨度。例如，在理論上用具有簡(jiǎn)單支承的5×5的纖維增強(qiáng)塑料橫梁與具有固定支承的同一橫梁相比， 當(dāng)長(zhǎng)度和撓度比為180英寸對(duì)1英寸時(shí)，前者可期望的最大承載能力約為191磅/英尺；而后者可期望的最大能力約為720磅/英尺；當(dāng)長(zhǎng)度和撓度比為360英寸對(duì)1英寸時(shí)，前者可期望的能力約為99.5磅/英尺，而后者可期望的能力約為360磅/英尺。這種橫梁能力的增大是在橫梁長(zhǎng)時(shí)間使用的蠕變或下陷為可接受的程度的條件下被預(yù)期的。另外，可接受的服務(wù)因數(shù)即失效時(shí)的應(yīng)力與工作應(yīng)力之比對(duì)本發(fā)明來(lái)說(shuō)可期望在增大跨度的條件下達(dá)到，另外對(duì)傳統(tǒng)的跨度和某些增大的跨度，本發(fā)明可期望增大服務(wù)因數(shù)。這樣，本發(fā)明可增大橫梁與橫梁之間的跨度，從而可減少必需用來(lái)支承機(jī)械載荷的立柱的數(shù)目。本發(fā)明還可允許有較大的設(shè)計(jì)靈活性對(duì)于可接受較低服務(wù)因數(shù)的用途，本發(fā)明允許冷卻塔在滿足較低標(biāo)準(zhǔn)的條件下進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)減少零件數(shù)并簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。對(duì)于需要較高服務(wù)因數(shù)的場(chǎng)合，跨度可設(shè)定為較短的長(zhǎng)度，如傳統(tǒng)的6英尺，以便減少蠕變而仍可簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)， 因?yàn)橹恍枰^少的零件并且可以不需斜角支撐。所有這些優(yōu)點(diǎn)都可期望達(dá)到，而結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生偏彎，即結(jié)構(gòu)在受到側(cè)向載荷時(shí)應(yīng)保持直立而不能有側(cè)向位移。
可能增大跨度的例子在圖21中示出，其中在冷卻塔的框架內(nèi)存在著不同的跨度。如圖所示，除了有標(biāo)準(zhǔn)間格將所有立柱按6英尺的距離間隔開(kāi)以外，還有立柱間隔為12英尺的間格130和間隔為6英尺的間格132排列在一起。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該知道，給出這種立柱布置只是為了說(shuō)明的目的，事實(shí)上可以有各種變化，例如可用一個(gè)單一的12×12英尺間格，或多個(gè)12×12英尺間格被連接成各種外形，還可具有或不具有其他大小的間格。其他尺寸也可使用，須根據(jù)工地和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)而定。顯然，本發(fā)明具有大為增加的設(shè)計(jì)靈活性，可允許創(chuàng)造出適合具體應(yīng)用的費(fèi)用有效的設(shè)計(jì)。
另外，在傳統(tǒng)的纖維增強(qiáng)材料中，在緊固件與纖維增強(qiáng)的塑料橫梁或立柱之間的相對(duì)的微小移動(dòng)可能會(huì)引起連接處纖維增強(qiáng)材料的磨損，從而不斷地增加游動(dòng)量并削弱框架結(jié)構(gòu)。采用本發(fā)明，這種微小移動(dòng)基本上可被阻止。
在某些預(yù)期要受到高載荷的應(yīng)用中，最好還能在每一立柱66的底部94和底座86之間的連接處制出一個(gè)力矩轉(zhuǎn)移接頭95。這種剛性連接可用一種上面說(shuō)過(guò)的粘結(jié)劑或粘結(jié)材料211放置在立柱66和底座86之間來(lái)做到。雖然在大多數(shù)應(yīng)用中，人們希望用錨固螺栓和具有適當(dāng)厚度的底座來(lái)牢固地將底座固定在基面上，但在某些應(yīng)用中，最好用粘結(jié)劑或粘結(jié)材料215放置在底座86和基底46之間，以在它們之間創(chuàng)出一種力矩轉(zhuǎn)移接頭，從而增大立柱的剛度并提高塔框架抗拒側(cè)向載荷的能力。粘結(jié)材料211、215還可放置在底座86的兩個(gè)互相垂直的粘結(jié)表面90、92或208、206或212、214之間，并可放置在立柱的底部94和基面46、地面91之間。
如同已尼說(shuō)過(guò)的，并在圖5-6中示出的，在空氣吸取層44內(nèi)可設(shè)有斜角支撐140。最好采用由多根C形槽鋼制成的支撐350，如圖22-24中的實(shí)施例所示?；蛘邔?duì)于較小的塔，可用圖25-26中的實(shí)施例所示的金屬棒支撐。
在圖22-24所示的實(shí)施例中，一對(duì)相鄰的立柱66被一對(duì)平行的C形支撐350支撐著，該支撐在兩相鄰立柱66之間沿斜角方向延伸，而立柱66被夾持在兩根支撐350的兩個(gè)平表面351之間。具有與立柱66同樣寬度的多個(gè)管狀間隔器352可按一定距離放置在支撐350的平表面351之間，以便使支撐間隔開(kāi)并得到增強(qiáng)。管狀間隔器可具有與立柱相同的寬度。在支撐350和立柱66的交換處，支撐350可用設(shè)置在支撐和立柱的配合平表面之間的粘結(jié)材料356連結(jié)到立柱66上，以便形成一個(gè)力矩轉(zhuǎn)移接頭354。粘結(jié)材料356也可設(shè)置在C形槽鋼支撐和間隔器352的配合平表面351之間。這樣，在支撐350和立柱66之間及在支撐350和間隔器352之間便可制成力矩轉(zhuǎn)移接頭。
圖22-24中的實(shí)施例所用的粘結(jié)材料356可與用于結(jié)構(gòu)中其他力矩轉(zhuǎn)移接頭的粘結(jié)材料相同，如環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)劑，或甲基丙烯酸酯粘結(jié)劑和其他上面說(shuō)過(guò)的粘結(jié)劑。C形槽鋼支撐350和間隔器352都可由纖維增強(qiáng)塑料制成。在現(xiàn)場(chǎng)建立冷卻塔時(shí)，可用專用螺釘358通過(guò)C形槽鋼支撐350和立柱66及通過(guò)C形槽鋼支撐和進(jìn)入到間隔器352內(nèi)而安裝，以便承受構(gòu)造載荷。
作為替代方案，特別是對(duì)較小的冷卻塔結(jié)構(gòu)，可用金屬棒400作為支撐140，如圖25-26所示。該棒可由不銹鋼如304或316號(hào)不銹鋼，或鍍鋅金屬制成，例如，兩個(gè)螺紋端402可分別被接納在帶孔U形夾404的在同一直線上的孔眼內(nèi)，以便使一端通過(guò)一個(gè)樞軸銷407可繞樞旋轉(zhuǎn)地裝在立柱66的一個(gè)帶孔支架406上，而另一端則可繞樞旋轉(zhuǎn)地裝在相鄰立柱的一個(gè)在垂直方向間隔開(kāi)的位置的安裝件或支架上。如圖所示，如果U形支架200被用作底座，那么其兩個(gè)垂直側(cè)面206可具有孔眼，以便與安裝支架上共線的孔眼對(duì)齊并接納螺栓409，使安裝支架可繞該螺栓旋轉(zhuǎn)。該棒的兩個(gè)螺紋端可各設(shè)兩組螺帽，使該棒既能在受拉又能在受壓條件下工作來(lái)支撐該結(jié)構(gòu)。
采用斜角支撐可根據(jù)結(jié)構(gòu)的預(yù)期載荷來(lái)安排。例如在確定預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)載荷后，如果預(yù)期接頭的載荷將超過(guò)預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)載荷時(shí)，那么該接頭可如上述增加一個(gè)斜角支撐。另外，在構(gòu)造冷卻塔框架時(shí)，如果懷疑或確定一個(gè)接頭由于某種理由而具有不適當(dāng)?shù)牧貜?qiáng)度時(shí)，那么該接頭可用增加立柱和橫梁間的斜角支撐來(lái)增強(qiáng)。在任一種情況下，接頭都可利用在受影響的立柱和橫梁上增添斜角支撐來(lái)增強(qiáng)，使力矩可通過(guò)支撐轉(zhuǎn)移或在接頭之外另外還通過(guò)支撐轉(zhuǎn)移。支撐可用一金屬棒或用一纖維增強(qiáng)材料的斜角件如同橫梁連接到立柱上那樣方式連接在相鄰立柱之間。這是因?yàn)檫@種增添的支撐在數(shù)個(gè)毗連的位置上并不一定需要，我們并不希望因此而顯著地妨礙進(jìn)入到塔內(nèi)或顯著地增加造塔的費(fèi)用。另外，某些設(shè)計(jì)環(huán)境預(yù)期是比較嚴(yán)酷的，可能需要在冷卻塔的上部各層設(shè)置某些補(bǔ)充的斜角支撐，但還沒(méi)有達(dá)到不需要本發(fā)明的力矩轉(zhuǎn)移接頭的程度。
另一種很有潛力的費(fèi)用節(jié)省來(lái)自材料節(jié)省，如果冷卻塔采用混合結(jié)構(gòu)的話，即用某些材料構(gòu)造某些零件，而用另外一些材料構(gòu)造另外一些零件。木制零件例如用花旗松、紅木或膠合板制成的零件一般比纖維增強(qiáng)塑料制的零件便宜，但由于會(huì)腐爛和由于化學(xué)處理劑能浸出到水分配系統(tǒng)內(nèi)而具有缺點(diǎn)。本發(fā)明所采用的有利做法是，某些零件由木材制成而另外一些零件由纖維增強(qiáng)塑料制成。一般地說(shuō)，冷卻塔的某些零件比其他零件較為容易更換，而這些比較容易更換的零件一般都是與骨干支承框架64分開(kāi)的零件，它們的更換不會(huì)擾亂在橫梁68和立柱66及在立柱66和基面46之間的接頭。這些分開(kāi)的零件如果使用的話可包括進(jìn)入梯41或樓梯43、圍欄40、蓋板支承過(guò)梁82和蓋板地板84。如果蓋板84是木質(zhì)的，那么最好用木質(zhì)的屋頂過(guò)梁82。采用木材來(lái)制造這些分開(kāi)零件將可減少構(gòu)造蓋板的費(fèi)用。更換這些分開(kāi)零件中任何一個(gè)都不需要拆卸或破壞骨干支承框架。
不論這些可分開(kāi)的零件是否由木材制成，填充物78和水分配系統(tǒng)過(guò)梁80最好由纖維增強(qiáng)材料制成。如果蓋板84采用纖維增強(qiáng)塑料，那么在下面的過(guò)梁或擱柵82最好也用纖維增強(qiáng)塑料。
在構(gòu)造一個(gè)具有如圖3-5和21所示那樣框架的冷卻塔時(shí)，只需數(shù)目很少的不同零件。例如，立柱可都用統(tǒng)一的5×5英寸見(jiàn)方的管狀立柱。它們例如可超過(guò)26英尺長(zhǎng)以便建造一個(gè)具有12英尺空氣吸取層44和14英尺上部層42的冷卻塔。在某些應(yīng)用中，立柱可比26英尺長(zhǎng)或短，空氣吸取層可比12英尺高或低，而通風(fēng)室高度可比14英尺高或低；空氣吸取層在比12英尺高時(shí)須另增水平件。每一立柱都可設(shè)有底座或臺(tái)腳?？商峁?biāo)準(zhǔn)的橫梁，例如全部為10英寸的橫梁，或成組具有不同厚度的橫梁，還可提供如圖14-17所示的各種型式的安裝支架，以及蓋板、填充物和水分配系統(tǒng)用的輕質(zhì)過(guò)梁76、78、80?？商峁┳銐驍?shù)量的支撐空氣吸取層44用的斜角支撐。假定所生產(chǎn)的都是標(biāo)準(zhǔn)大小的室，標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)扇34和風(fēng)扇罩36可成套供應(yīng)。隨著小室尺寸的標(biāo)準(zhǔn)化，蓋板地板也可用標(biāo)準(zhǔn)尺寸供應(yīng)，其厚度例如約為1英寸，不管是由木材還是用纖維增強(qiáng)塑料制成的。采用這種標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，不僅可減少構(gòu)造時(shí)間，還可減少錯(cuò)誤。另外，采用這種標(biāo)準(zhǔn)件，加上品種少的標(biāo)準(zhǔn)件，可使零件的預(yù)制組裝簡(jiǎn)化。零件不需拼接。在填充層和水分配層的過(guò)梁可不需支架。
本發(fā)明的方法包括下列步驟提供多根立柱、一個(gè)基面和多根橫梁。并提供具有安裝表面的安裝板。將一對(duì)立柱垂直地與基面對(duì)齊并將底端固緊在基面上。將安裝板的安裝表面粘結(jié)到橫梁一端的平表面上并連結(jié)到立柱的平表面上，以便在橫梁和立柱間形成一個(gè)力矩轉(zhuǎn)移接頭。安裝順序可調(diào)整最好將一根或多根橫梁連結(jié)到立柱上，然后將立柱固緊在基面上。粘結(jié)步驟可這樣完成，將粘結(jié)材料敷設(shè)在要粘結(jié)的表面中的一個(gè)或兩個(gè)表面上，將這兩表面壓在一起并使粘結(jié)材料凝固硬化。在將兩個(gè)表面壓在一起時(shí)可用螺釘插入穿過(guò)安裝板上的孔并進(jìn)入到橫梁和立柱上的孔內(nèi)，以便使零件定位到發(fā)生粘結(jié)為止。螺栓也可用來(lái)使零件定位。在將粘結(jié)材料敷設(shè)到立柱、橫梁或安裝板之前，最好先將表面準(zhǔn)備好為了促進(jìn)粘結(jié)，表面可用粗砂打毛并去除油脂，雖然這種表面準(zhǔn)備也可能是不必要的。經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)墓袒瘯r(shí)間后，觀察接頭，以便確保正常的應(yīng)用和固化。如果預(yù)期載荷大于接頭的標(biāo)準(zhǔn)，或者懷疑接頭具有不正常的力矩強(qiáng)度，那么可用斜角支撐增強(qiáng)接頭，如上所述。冷卻塔的其余部分可用本行業(yè)以前采用的方式構(gòu)筑。
采用本發(fā)明，構(gòu)筑可以進(jìn)行得更迅速、更便宜，只需較少的協(xié)調(diào)。當(dāng)建造未按順序進(jìn)行時(shí)，構(gòu)筑可較少受到影響；設(shè)計(jì)能適應(yīng)小的發(fā)貨問(wèn)題而不會(huì)影響進(jìn)度。與傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu)相比，可用型式顯著較少的接頭及顯著較少的接頭、零件型式、構(gòu)件和構(gòu)件形式。
雖然本發(fā)明只說(shuō)明了一些具體的實(shí)施例，但顯然可在這些實(shí)施例上作增添和修改并可選用各種替代方案。因此所附權(quán)利要求應(yīng)該包括所有這些能包括在本發(fā)明真正范圍內(nèi)的增添、修改和替代方案。
權(quán)利要求
1.一種冷卻塔，該塔包括多根由含有增強(qiáng)纖維的材料制成的立柱；多根由含有增強(qiáng)纖維的材料制成的第一層橫梁，每一第一層橫梁都在第一垂直層的一對(duì)立柱間延伸；多根由含有增強(qiáng)纖維的材料制成的第二層橫梁，每一第二層橫梁都在第二垂直層的一對(duì)立柱間延伸；所說(shuō)立柱和所說(shuō)第一層橫梁在其交接處具有共平面的表面；所說(shuō)立柱和所說(shuō)第二層橫梁在其交接處具有共平面的表面；一個(gè)用來(lái)在所說(shuō)冷卻塔內(nèi)分配流體用的流體分配系統(tǒng)，所說(shuō)流體分配系統(tǒng)位在一個(gè)垂直層上；熱交換材料，從所說(shuō)流體分配系統(tǒng)來(lái)的流體將通過(guò)該材料，所說(shuō)熱交換材料位在另一垂直層上；在多個(gè)所說(shuō)立柱和所說(shuō)第一層橫梁的交接處上的安裝件，每一安裝件都被設(shè)置在一個(gè)交接處上并有一個(gè)安裝面粘結(jié)到所說(shuō)第一層橫梁和所說(shuō)立柱的所說(shuō)共平面的表面上，以便在所說(shuō)交接處形成一個(gè)力矩轉(zhuǎn)移接頭；在多個(gè)所說(shuō)立柱和所說(shuō)第二層橫梁的交接處上的安裝件，每一安裝件都被設(shè)置在一個(gè)連接處上并有一個(gè)安裝面粘結(jié)到所說(shuō)第二層橫梁和所說(shuō)立柱的所說(shuō)共平面的表面上，以便在所說(shuō)交接處形成一個(gè)力矩轉(zhuǎn)移接頭。
2.按照權(quán)利要求1的冷卻塔，其特征為，所說(shuō)安裝件是由從含有金屬和纖維增強(qiáng)材料的組群中選出的材料制成的。
3.按照權(quán)利要求1的冷卻塔，其特征為，該塔還包括設(shè)置在所說(shuō)安裝件的安裝面和所說(shuō)共平面表面之間的粘結(jié)材料。
4.按照權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的冷卻塔，其特征為，所說(shuō)安裝件具有孔眼并包括延伸通過(guò)所說(shuō)孔眼進(jìn)入到所說(shuō)立柱和所說(shuō)橫梁內(nèi)的緊固件。
5.按照權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的冷卻塔，其特征為，所說(shuō)安裝件的所說(shuō)安裝面為在安裝件的兩側(cè)具有凸起區(qū)的安裝面。
6.按照權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的冷卻塔，其特征為，所說(shuō)安裝件的所說(shuō)安裝面為在安裝件的兩側(cè)基本上為平面的安裝面。
7.按照權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)的冷卻塔，其特征為，還包括一個(gè)基底和多個(gè)底座，所述底座被固緊在所說(shuō)基底上并被粘結(jié)到所說(shuō)立柱的所說(shuō)底端。
8.按照權(quán)利要求7的冷卻塔，其特征為，每一所說(shuō)底座包括兩個(gè)互相垂直的粘結(jié)表面，而粘結(jié)材料被敷設(shè)在一個(gè)粘結(jié)表面和所說(shuō)基底之間及所說(shuō)另一個(gè)垂直的粘結(jié)表面和所說(shuō)主柱之間。
9.一種構(gòu)造冷卻塔的方法，該方法包括下列步驟提供多根立柱，該立柱由纖維增強(qiáng)材料制成并具有一個(gè)底端和一個(gè)平表面；提供一個(gè)基底；將所說(shuō)立柱垂直地對(duì)齊在所說(shuō)基底上并將所說(shuō)底端固緊在所說(shuō)基底上；提供多根橫梁，該橫梁由纖維增強(qiáng)材料制成并具有兩端和在所說(shuō)兩端的兩個(gè)平表面；提供具有安裝面的安裝件；將所說(shuō)安裝件的所說(shuō)安裝面粘結(jié)到一根橫梁一端的平表面和一根立柱的平表面上，以使在所說(shuō)橫梁和所說(shuō)立柱間形成一個(gè)力矩轉(zhuǎn)移接頭。
10.按照權(quán)利要求9的方法，其特征為，粘結(jié)所說(shuō)安裝件的所說(shuō)安裝面的所說(shuō)步驟包括將粘結(jié)材料敷設(shè)到一個(gè)要粘結(jié)的表面上，將要粘結(jié)的表面壓在一起，并使所說(shuō)粘結(jié)材料凝固。
11.按照權(quán)利要求9-11中任一項(xiàng)的方法，其特征為，還包括一個(gè)步驟，即將機(jī)械緊固件插入通過(guò)所說(shuō)安裝件上的孔，進(jìn)入到所說(shuō)立柱和所說(shuō)橫梁內(nèi)，從而使立柱和橫梁相互相對(duì)地定位，一直到發(fā)生粘結(jié)為止。
全文摘要
冷卻塔及其構(gòu)造方法,該塔能抵抗側(cè)向位移,可減少零件的數(shù)目和型式,同時(shí)限制斜角支撐數(shù)量。該塔具有纖維增強(qiáng)材料的骨干框架。在框架的各個(gè)元件之間及在框架與所坐落的基底之間的連接處上設(shè)有多個(gè)力矩轉(zhuǎn)移接頭。由于用木材替代纖維增強(qiáng)材料制成可分開(kāi)的零件,在費(fèi)用上還可節(jié)約。在框架元件之間的力矩轉(zhuǎn)移接頭是將連接元件粘結(jié)到安裝板上制成的。而在框架和基底之間的這種接頭是將框架件和基底粘結(jié)到底座上制成的。
文檔編號(hào)E04H5/12GK1177049SQ9711822
公開(kāi)日1998年3月25日 申請(qǐng)日期1997年9月8日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月9日
發(fā)明者杰西·Q·西韋爾, 托比·L·戴利, 查爾斯·J·巴多, 詹姆斯·A·布蘭德, 格雷戈里·S·梅爾恩 申請(qǐng)人:巴爾的摩汽圈公司