AT392017B

AT392017B - Fuellkoerper

Info

Publication number: AT392017B
Application number: AT0228188A
Authority: AT
Inventors: Heinz Faigle
Original assignee: Faigle Kunststoff Gmbh
Priority date: 1988-09-19
Filing date: 1988-09-19
Publication date: 1991-01-10
Also published as: ATA228188A

Description

AT 392 017 B

Die Erfindung bezieht sich auf einen Füllkörper mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.

Solche Füllkörper verwendet man zumeist zum direkten Energieaustausch, bei dem die energietauschenden Medien in unmittelbarem Kontakt stehen, also ohne durch eine Wand getrennt zu sein, beispielsweise beim Wärmeaustausch in Kühltürmen, zum direkten Stoffaustausch zwischen Medien, beispielsweise beim Verdunstungskühlanteil in Kühltürmen oder bei Stripprozessen zur Reaktion zwischen Medien, beispielsweise in chemischen Kolonnen, zur Förderung biologischer Abläufe, beispielsweise in Tropfkörpern zur Abwasserreinigung, für Separationsvorgänge, beispielsweise Tropfenabscheidern in Kühltürmen, für Flüssigkeitsverteiler, Luftzubringer und ähnliche Anwendungen.

Innerhalb der Vielzahl der für die vorgenannten Zwecke bereits bekannten Füllkörper befaßt sich die gegenständliche Erfindung mit jener Gruppe, die dem Medium bzw. den Medien einen Drall verleihen soll.

Als typischer drallgebender Füllkörper ist ein System von Schraubenflächen bekannt (DE-OS 31 10 859), die die Medienströme zwingen, um ihre Achsen zu kreiseln, wobei der Drehsinn nebeneinanderliegender Schraubenflächen gegenläufig ist.

Ferner ist eine Mehrzahl rasterartig aneinanderliegender Kanäle mit Ein- und Ausbuchtungen ihrer Kanalwände bekannt (DE-OS 36 25 809), wobei diese Buchtungen, bezogen auf die Achse des jeweiligen Kanales, einer schraubenlinienartigen Gestalt folgen. Da die Über-Eck verbundenen, kanalbildenden Rohre bzw. Folien beim Zusammenfügen Zwischenraumkanäle bilden, weisen diese letzteren beabsichtigterweise einen durch die in sie hineinragenden Buchtungen, bzw. durch die Buchtungen, in die sie hineimagen, bewirkten umgekehrten Drehsinn im Vergleich zu den Hauptkanälen auf.

Bei einer anderen bekannten Ausführungsform (DE-PS 30 16 274) werden gewundene Kanäle vorgesehen. Hier soll eine hin- und hergehende Verwindung erzielt werden, also ein Teil-Drall, der sich durch Teildrehungen nach links und nach rechts laufend auf Null-Gesamtdrehung kompensiert.

Weiters ist für einen Querstrom-Kühlturm ein Abstandhalter für die gewellten Rieselplatten bekannt (DE-AS 25 09 570), der gleichzeitig der einströmenden bzw. durchströmenden Luft eine Rotation erteilen soll. Die Abstandhalter sollen nur streifenförmig mit Zwischenräumen eingebaut werden und ihre Rotationsgebung nicht den Füllkörper in Gesamtheit, sondern nur die querströmende Luft und diese auch nur abschnittsweise, betreffen. Jeder horizontale Abschnitt eines Verwirbelungs-Distanz-Streifens stellt einen Kanal mit gerader, genereller Achse dar, um den drehungsgebende Elemente angeordnet sind.

Es ist zwar eine schraubenlinienförmige Medienführung mittels die Ströme umfassender Elemente bekannt (DE-PS 21 22 537), wobei jedoch die bei Folientiefzug unvermeidliche Einbuchtung/Ausbuchtung auf der Positiv-/Negativ-Seite bei dieser gewählten Formungsart sowohl eine Schraubenform als auch eine hemmende Gegenschraubenform in den Kanälen bewirkt. Es gibt keine Gegenläufigkeit benachbarter Kanäle. Sie weisen außerdem gerade Achsen auf.

Ferner sind in Bezug auf eine senkrechte Ebene sich hin- und herschlängelnde Füllkörperkanäle bekannt (DE-AS 12 87 096), die jedoch keine drallgebende Wirkung mit sich bringen.

Weitere Veröffentlichungen, die drallgebende Füllkörper zeigen und beschreiben, sind die DE-OS 3136 589 und die DE-OS 30 48 968. Erstere zeigt einen Füllkörper, der aus sich konzentrisch umschlingenden Rohrbündeln besteht, beim anderen Füllköiper sind alle Einzelelemente gleichsinnig drehend ausgebildet. Auch die SU-PS 1 136 830 zeigt einen drallgebenden Füllkörper. Aus axial nacheinander zusammengefügten Rohrabschnitten sind schlauchähnliche Kanäle gebildet. Diese werden hier in konzentrischen Schichten schraubenartig übereinandergewunden. Jede Schicht besteht aus eng aneinanderliegenden Kanälen und hat gegenüber der unter ihr und der über ihr liegenden Schichte einen gegenläufigen Drehsinn.

Die gegenständliche Erfindung hat sich daher zur Aufgabe gestellt, einen Füllkörper konstruktiv so zu gestalten, daß er einfach hergestellt werden kann und daß darüberhinaus durch seine besondere konstruktive Gestalt seine Effizienz gegenüber vergleichbaren und bekannten Konstruktionen verbessert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung jene Maßnahmen vor, die Inhalt und Gegenstand des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 sind. Dank dieses Vorschlages behält eine in der Ebene eines Querschnittes liegende, die Achse des Durchlaßkanals und einen Punkt der Querschnittskontur verbindende Gerade über die Länge des Durchlaßkanals ihre Richtung im Raum im wesentlichen bei.

In einer bevorzugten Ausführungsart weisen die Wandungen der Durchlaßkanäle Ein- und/oder Ausbuchtungen auf, und die Verbindungslinie aufeinanderfolgender Ein- und/oder Ausbuchtungen verlaufen korrespondierend schraubenlinienartig zur Achse der Durchlaßkanäle. Dabei kann der Drehsinn dieser Verbindungslinie der Ein-und/oder Ausbuchtungen in der Wandung eines Durchlaßkanales gegenläufig zur Achse des Durchlaßkanales liegen oder aber sie kann den gleichen Drehsinn wie diese aufweisen, je nach den Anforderungen, die an das Ausmaß der Medienmischung bzw. an das Ausmaß des Medienkontaktes gestellt werden.

Die Querschnitte der Durchlaßkanäle können Mehreck- und/oder Rur lungsformen aufweisen, beispielsweise einen Kreis oder ein Oval bilden, aber auch alle Eckformen vc m Dreie :k bis zum Mehrfacheck sind möglich. Dabei können die Durchlaßkanäle durch Rohre gebüdet sein E ir Füllki rper kann aber auch aus einer Vielzahl von zu Paketen zusammengeschichteten Platten gebildet si .in wobei lie einzelnen Platten im wesentlichen parallel zueinander verlaufende Rinnen aufweisen bzw. zu solchen verfcrmt sind, wobei die Rinnen benachbart liegender Platten die Durchlaßkanäle für die Medien bilden. Die Platten können so angeordnet sein, daß zwei Rinnen benachbart liegender Platten einen umfangsseitig geschlossenen Durchlaßkanal bilden. Die Platten -2-

AT 392 017 B können aber auch, bezogen auf ihre rinnenartige Verformung, kreuzweise miteinander verbunden werden, so daß die Durchlaßkanäle offene Rinnen sind.

Auch die Querschnittsarten- und Querschnittsgrößen-Verhältnisse zwischen den Durchlaßkanälen und den versetzt dazwischenliegenden Zwischenraumkanälen muß dabei nicht unbedingt gleich sein.

Ebenso sind bezüglich der Kanalwandglätte bzw. -rauhigkeit und der Anbringung zusätzlicher Noppen usw. verschiedene Ausführungsmöglichkeiten bekannt, so daß darauf nicht näher eingegangen wird.

Der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke kann in zahlreichen Ausführungsformen realisiert werden. Dies wird anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Die Fig. 1 bis 6 veranschaulichen verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Füllkörpers, wobei jeweils jeder Figur mehrere Darstellungen zugeordnet sind und diese Darstellungen sowohl Details wie auch Kombinationen daraus betreffen, worauf bei der Erläuterung zu der jeweiligen Figur im einzelnen eingegangen werden wird.

Der Grundgedanke der Erfindung wird zuerst nun anhand der Fig. 1 erläutert: Die Haupterstreckungsrichtung des Durchlaßkanales ist mit (10) bezeichnet. Dieser Durchlaßkanal (11) ist einer dreidimensionalen Welle angeglichen, dessen Achse (12) verläuft schraubenlinienartig. (12a) und (12b) zeigen, daß die Achse (12) des Durchlaßkanals schraubenlinienartig ausgebildet ist, wobei diese Achse einen stetigen Verlauf besitzen kann oder aber aus einzelnen geraden Abschnitten bestehen kann. Auch eine Kombination von geraden Abschnitten und stetig verlaufenden Abschnitten ist denkbar und möglich.

Die entlang der schraubenlinienartig verlaufenden Achse (12) aufeinanderfolgenden, gedachten Querschnitte der Durchlaufkanäle sind ohne eigene Schraubung der schraubenlinienartigen Achse folgend angeordnet, so daß eine in der Ebene eines Querschnittes liegende, die Achse des Durchlaßkanals und einen Punkt der Querschnittskontur verbindende Gerade über die Länge des Durchlaßkanals ihre Richtung im Raum im wesentlichen beibehält.

Mit (14,15,16) und (17) sind in Draufsicht die Querschnittskonturen des Durchlaßkanales (11) gezeigt, die in verschiedenen Querschnittsebenen dieses Durchlaßkanales liegen, in dessen perspektivischer Darstellung sie mit (14‘, 15', 16') und (17’) bezeichnet sind. Die Kreuze (x) bezeichnen die Schnittpunkte einzelner Querschnittsebenen mit der schraubenlinienartigen Achse (12) des Durchlaßkanales (11).

In der Detaildarstellung (18) wird der Querschnitt durch einen mit Buchtungen versehenen Durchlaßkanal gezeigt, bei dem die ungebuchteten Kanalwände mit (18a), die Ausbuchtungen mit (18b) und die Einbuchtungen mit (18c) bezeichnet sind.

Aus (19a) ist das Prinzip von entlang einer schraubenlinienartigen Verbindungslinie verlaufenden, viergängigen Buchtungen der Kanalwände erkennbar, die der schraubenlinienartigen Achse (12) folgen. (19b) zeigt die Gegenläufigkeit des Verlaufes der Buchtungen. Bei (19c) wird gezeigt, daß sich auch mehrere Buchtungen auf einer Teilfläche eines Abschnittes des Durchlaufkanals befinden können. Über die Reihenfolge von Ausbuchtungen zu Einbuchtungen wird im weiteren Verlauf dieser Beschreibung eingegangen werden.

Fig. 2 verdeutlicht das in Fig. 1 dargelegte Ausführungsbeispiel. Aus Gründen der Anschaulichkeit sind die Bezugszahlen aus Fig. 1 weggelassen. Entlang des Durchlaßkanales sind pro Kanalabschnitt je eine Buchtung vorgesehen, die entlang einer schraubenlinienartigen Verbindungslinie verlaufen.

Fig. 3 zeigt einen im Querschnitt sechseckigen Durchlaßkanal und auch die Rinnen aufweisenden Platten, aus denen er gebildet ist. (30) und die Darstellungspunkte (o) deuten die Haupterstreckungsrichtung des Durchlaßkanales (31) an, die in Fig. 1 mit (10) genannt ist. Die Kreuze (x) bezeichnen die Mittelpunkte der sechseckigen Querschnittskonturen, durch die die schraubenlinienartige Achse der Durchlaßkanäle verläuft. In der Zeichnung ist die Verbindungslinie dieser Mittelpunkte (x) aus Übersichtlichkeitsgründen nicht eingetragen. Sie hat einen eckigen, unstetigen Verlauf.

Ein stetiger Verlauf ist zumeist vorteilhafter. Ein solcher Verlauf der Achse der Durchlaßkanäle ist mit der strichlierten Linie (32) angedeutet. Auch die Wandungen der Durchlaßkanäle können über deren Länge einen stetigen Verlauf aufweisen, korrespondierend zum Verlauf der schraubenlinienartigen Achse.

Mit (33) und (34) ist gezeigt, daß die Achse der Durchlaßkanäle in einer bevorzugten Ausführungsform im Bereich der Einlaufzonen und/oder Auslaufzonen parallel zur Haupterstreckungsrichtung (30) verläuft. Für bestimmte Anwendungsarten kann es vorteilhaft sein, wenn die Achsen der Einlaufzonen und/oder Auslaufzonen schräg zur Haupterstreckungsrichtung angeordnet sind. Dies ist dann der Fall, wenn der Einlauf des Durchlaßkanales erst in der Zone (35) begänne und der Auslauf erst in einer späteren, ebenfalls schräggerichteten Zone enden würde.

Weiters ist aus Fig. 3 ersichtlich, daß die schraubenlinienartige Achse der Durchlaßkanäle mindestens eine volle, 360° umfassende Drehung über die Länge eines Durchlaßkanales ausführt. Zu einer Vergrößerung der Drehungszahl wird im weiteren Verlauf dieser Beschreibung eingegangen werden.

In der Zone (36) der Fig. 3 ist die Bildung der Durchlaßkanäle aus geformten Platten (36a) gezeigt. Infolge der räumlichen Struktur dieser Platten erhalten auch die beim Zusammenfügen der Platten sich bildenden Zwischenraumkanäle (36b) den gleichen Querschnitt. Mit (36c) ist die Form einer einzelnen Platte dargestellt und mit (36d) eine Rinne angedcutet, deren Formgebung aus der Zone (36e) ersichtlich ist.

Schließlich wird in der Zone (37) eine honigwafcenähnliche Struktur dargestellt, bei der die Platten (37a) zwar in der zur Innenseite gerichteten Fläche die erwähnte Struktur haben. Infolge der kurzen Zwischenlamellen -3-

Claims

AT 392 017 B (37b) ergeben sich aber für die beim Zusammenfügen der Platten mitentstehenden Zwischenraumkanäle (37c) nur noch annähernd Viereck-Querschnitte. In Fig. 4 ist ein Ausschnitt aus einer zu Rinnen geformten Platte gezeigt, die zur Zusammenfügung mit einer gleichartig geformten Platte zu einer Reihe nebeneinanderliegender Durchlaßkanäle bestimmt ist. Solche Plattenpaare werden sodann übereinander zu einem Paket verbunden, wobei jeweils die tiefliegenden Zonen eines Plattenpaaies auf den erhaben liegenden Zonen des nächsten Plattenpaares aufliegen, wodurch die Durchlaßkanäle mitgebildet werden. In Fig. 4 ist der erwähnte Plattenausschnitt mit (41) im Grundriß, mit (42) im Seitenriß und mit (43) im Aufriß dargestellt. Mit ("T") sind die tiefliegenden Zonen und mit ("B") die erhaben liegenden Zonen des hin-und hergehenden und auf- und abgehenden Verlaufes der geformten Platte bezeichnet. (Bl) und (TI) kennzeichnen die jeweils höchsten und (B3) bzw. (T3) die jeweils tiefstliegenden Zonen dieser Strecken. Aus Fig. 4 geht hervor, daß in diesem Beispiel die bei der Plattenpaarung entstehenden schraubenlinienartigen Achsen der Kanäle sich um 360° + 180° drehen. Wenn man sich die Platten wesentlich verlängert vorstellt, ergeben sich mehrere volle 360°-Drehungen der Achsen. Mit Fig. 5 wird auf die Fig. 1 und 2 zurückgegriffen, speziell auf die Bezugszahlen (18b) und (18c). Die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsart zeigt eine der möglichen Anordnungen der Buchtungen an den Wänden der Durchlaßkanäle in einzelnen Abschnitten derselben und deren schraubenlinienartigen Weitergang in den nächstfolgenden Durchlaßkanalabschnitt. Die in der Zone (50) eingezeichneten Buchtungen sind, wie in (51) und (52) gezeigt, Einbuchtungen (18c) und Ausbuchtungen (18b). Ihre schraubenlinienartige Aufeinanderfolge im Kanalverlauf ist mit (51') und (52') angedeutet. Die Gestalt und Kombination der Ausführungen der Buchtung hat einen entsprechenden Einfluß auf die Zwischenraumkanäle. Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung liegt darin, die Durchlaßkanäle sich überkreuzen zu lassen. Dadurch wird ein Medienausgleich entlang der einzelnen Platten erzielt Ein Beispiel ist in Fig. 6 schematisch dargestellt Eine geformte Platte (60), die mit (61) in einem Seitenschnitt und mit (62) im Grundriß gezeigt ist, wird mit einer gegenläufig geformten Platte (63) verbunden. Die Haupterstreckungsrichtungen der Rinnen sind mit ("o") bezeichnet. Die Platten werden so zusammengelegt, daß sich die in den Platten ausgeformten Rinnen überkreuzen, was in der Übersicht (64) gezeigt ist. Werden mehrere solcher Platten laut dem Seitenschnitt (65) miteinander verbunden, entstehen auch hier wieder Zwischenraumkanäle, die in Fig. 6 mit (66) bezeichnet sind. Buchtungen in den Wänden der Durchlaßkanäle sind in Fig. 6 nicht eingetragen. Sie können aber im Sinne der bisherigen Ausführungen auch bei sich kreuzenden Rinnen vorhanden sein und so beispielsweise die Strömungsrichtung oder die Verwirbelung der Medien fördern. PATENTANSPRÜCHE 1. Füllkörper für Anlagen zum Energie- und/oder Stoffaustausch oder Tropfenabscheider, z. B. für Kühltürme, für Tropfkörper in biologischen Abwasserreinigungsanlagen oder für chemische Kolonnen, für Wärmetauscher im Direktkontakt von Medien, für Flüssigkeitsverteiler, Luftzubringer od. dgl. mit einer Vielzahl von rasterartig nebeneinander liegenden, von gas- und/oder flüssigen Medien durchströmten Durchlaßkanälen, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (12) der Durchlaßkanäle (11) über den größten Teil ihrer Länge im wesentlichen nach Art einer Schraubenlinie verlaufen und gedachte korrespondierende Punkte der entlang dieser Achse aufeinander folgenden Querschnittskonturen eines jeden Durchlaßkanals auf einer zur Achse dieses Durchlaßkanals parallelen Linie liegen.
2. Füllkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nach Art einer Schraubenlinie verlaufende Achse (12) eines Durchlaßkanals (11) über ihre Länge einen im wesentlichen stetigen Verlauf aufweist.
3. Füllkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nach Art einer Schraubenlinie verlaufende Achse (12) eines Durchlaßkanals (11) über ihre Länge aus im wesentlichen geraden aufeinanderfolgenden Abschnitten besteht 4. Füllkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (12) der Durchlaßkanäle (11) in ihren Endbereichen im wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsrichtung (11) der Durchlaßkanäle verlaufen.
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5. Füllkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (12) der Durchlaßkanäle (11) in ihren Endbereichen schräg, vorzugsweise in einem spitzen Winkel zur Haupterstreckungsrichtung (10) der Durchlaßkanäle verlaufen.
6. Füllkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß über die Länge der Durchlaßkanäle (11) die nach Art einer Schraubenlinie verlaufende Achse (12) eine Drehung von mindestens 360 ° aufweist.
7. Füllkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen der Durchlaßkanäle. (11) Ein-und/oder Ausbuchtungen (18b, 18c) aufweisen und die Verbindungslinie aufeinanderfolgender Ein- und/oder Ausbuchtungen (18b, 18c) korrespondierend zur Achse (12) der Durchlaufkanäle schraubenlinienartig verlaufen.
8. Füllkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehsinn der Verbindungslinie der Ein-und/oder Ausbuchtungen (18b, 18c) in der Wandung eines Durchlaßkanals (11) zur Achse (12) des Durchlaßkanals (11) gegenläufig ist.
9. Füllkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungslinie der Ein- und/oder Ausbuchtungen (18b, 18c) in der Wand des Durchlaßkanals (11) den gleichen Drehsinn wie die schraubenlinienartig verlaufende Achse (12) des Durchlaufkanals aufweist. Hiezu 6 Blatt Zeichnungen -5-