AT394442B - Fuellkoerper fuer anlagen zum energie- und/oder stoffaustausch oder tropfenabscheider - Google Patents

Description

AT 394 442 B

Die Erfindung bezieht sich auf einen Füllkörper für Anlagen zum Energie- und/oder Stoffaustausch oder Tropfenabscheider nach den Merkmalen des Obeibegriffes 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 hineinragen, 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 schraubenlinienartige 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.

Die gegenständliche Erfindung hat sich daher zur Aufgabe gestellt, einen Füllkörper konstruktiv so zu gestalten, daß seine Herstellung vereinfacht bleibt und andererseits durch eine Neugestaltung der Wirkungsgrad zusätzlich verbessert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung jene Maßnahmen vor, die Inhalt und Gegenstand des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 sind.

Je nach Fertigungstechnologie bzw. Einsatzzweck verlaufen die Hüllkurven über die Länge einer Rinne stetig oder aber sie bestehen aus im wesentlichen geraden Abschnitten. Um ferner das »findungsgemäße Ziel zu erreichen, ist es zweckmäßig, daß die Rinnen bzw. die Kanäle über ihre Länge eine ausreichende Krümmung oder Windung besitzen und zu diesem Zweck ist vorgesehen, daß, in Achsrichtung der schraubenlinienartigen Hüllkurven gesehen, die einer Rinne zugeordneten Hüllkurven dieser Achsprojektion einander tangieren bzw. überschneiden. Über die Länge einer Rinne kann die Hüllkurve einen Drehwinkel von 360° oder mehr aufweisen. Je nach Einsatzzweck ist es aber auch möglich, diesen Drehwinkel kleiner als 360° zu gestalten.

Um das Eindringen der verschiedenartigen Medien in die Füllkörper zu erleichtern, ist weiterhin vorgesehen, daß die Hüllkurven einer Rinne im randnahen Bereich einer Platte einen im wesentlichen gerade verlaufenden und zum Rand der Platte rechtwinklig stehenden Abschnitt aufweisen, so, daß die zu einem Füllkörper zusammengeschichteten Plattenpakete gerade und offene Einlaufzonen aufweisen.

Maßnahmen, die besonders der Intensivierung des Kontaktes zwischen den sich direkt berührenden Medien dienen, können darin bestehen, daß, in Achsrichtung der schraubenlinienartigen Hüllkurven gesehen, die einer Rinne zugeordneten Hüllkurven sich als Ovale darstellen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß, in Achsrichtung der schraublinienartigen Hüllkurve gesehen, die einer Rinne zugeordneten Hüllkurven sich als Vielecke, insbesondere als Rhomben darstellen. Auch können für diesen Zweck die schraubenlinienartig verlaufenden Hüllkurven über die Länge der Rinne eine unterschiedliche Steigung aufweisen. Weitere Maßnahmen liegen darin, daß mindestens einzelne Rinnen einer Platte wenigstens auf einem Teil ihrer Wandung beulenartige Aus-bzw. Einbuchtungen aufweisen und die gedachte Verbindungslinie von entlang einer Rinne aufeinanderfolgenden Ein- bzw Ausbuchtungen nach Art einer Schraubenlinie verlaufen. Ferner, daß die gedachte schraubenlinienartig verlaufende Verbindungslinie mit der Hüllkurve der äußeren Ecken bzw. äußeren Randbereiche der Rinne -2-

AT 394 442 B gleichlaufend liegt und daß die gedachte schraubenlinienaitig verlaufende Verbindungslinie mit der Hüllkurve der äußeren Ecken bzw. äußeren Randbeieiche der Rinne gegenläufig liegt

Die Füllkörper werden dadurch gebildet, daß Platten der vorstehend beschriebenen und gekennzeichneten Art aneinander geschichtet werden und so ein Paket bilden. Liegen die Hüllkurven von innerhalb eines Paketes unmittelbar benachbarter Platten aneinander an, so bilden die Rinnen dieser Platten umfangsgeschlossene, räumlich gewundene Kanäle. Innerhalb eines Paketes können diese Hüllkurven unmittelbar benachbarter Platten aber auch miteinander einen Winkel einschließen, so daß sich die räumlich gewundenen Rinnen benachbarter Platten kreuzen.

Ohne die Erfindung einzuschränken, werden anhand der Zeichnungen mehrere Ausfiihrungsbeispiele für solche Platten veranschaulicht Fig. 1 eine Platte einer ersten AusfQhrungsform in Draufsicht; Fig. 2 in Seitensicht Blickrichtung Pfeil (II) in Fig. 1; Fig. 3 eine Seitensicht in Blickrichtung des Pfeiles (III) in Fig. 1; Fig. 4 eine Schrägsicht und Fig. 5 einen Füllkörper, gebildet aus mehreren Platten nach den Fig. 1 bis 4, die Blickrichtung auf diesen Füllkörper entspricht dem Pfeil (Π) in Fig. 1, Fig. 6 eine Platte einer zweiten Ausfiihrungs-form in Draufsicht; Fig. 7 in Seitensicht, Blickrichtung Pfeil (IV) in Fig. 6 und Fig. 8 eine Seitensicht in Blickrichtung des Pfeiles (V) in Fig. 6; Fig. 9 eine Schrägsicht und Fig. 10 einen Füllkörper, gebildet aus mehreren nebeneinander liegenden Platten nach den Fig. 6 bis 9, die Blickrichtung entspricht hier dem Pfeil (TV) in Fig. 6; Fig. 11 veranschaulicht eine Platte ein»* dritten Ausführungsform in Draufsicht; Fig. 12 in Seitensicht, Blickrichtung Pfeil (VI) in Fig. 11 und Fig. 13 eine Seitensicht, Blickrichtung des Pfeiles (VII) in Fig. 11; Fig. 14 veranschaulicht einen Füllkörper, gebildet aus Platten nach den Fig. 11 bis 13, die Blickrichtung entspricht dem Pfeil (VII) in Fig. 11 und Fig. 15 zeigt den Füllkörper nach Fig. 14 in Seitensicht entsprechend der Blickrichtung nach Pfeil (VI) in Fig. 11, wobei die einzelnen Platten so zu diesem Füllkörper zusammengeschichtet sind, daß sich die Rinnen der benachbarten Platten jeweils kreuzen; Fig. 16 ein Erläuterungsschema.

Die Platte (1) des ersten Ausführungsbeispieles ist in Draufsicht und in zwei Seitensichten in den Fig. 1 bis 3 veranschaulicht. Die Platte (1) besteht aus einer entsprechend stabilen Kunststoff-Folie und ist über ihre Oberfläche räumlich verformt, was insbesondere die beiden Seitensichten nach den Fig. 2 und 3 verdeutlichen. Um diese räumliche Verformung anschaulich zu machen, wird unter Bezug auf Fig. 16 folgendes Gedankenexperiment durchgeführt, das in korrespondierender Weise auch für die Platten der anderen Ausführungsbeispiele dient. Durch die Platte (1) wird ein Teilquerschnitt (X - X) gelegt, und in Fig. 16 ist in einem gegenüber den anderen Darstellungen vergrößertem Maßstab die Querschnittslinie wiedergegeben, die hier eine nach unten offene Rinne (2) veranschaulicht, deren äußere Ecken mit (3) bezeichnet sind. Um nun zur Platte (1) bzw. zu einer Rinne (2) dieser Platte zu gelangen, führt diese in Fig. 16 dargestellte Querschnittslinie oder Erzeugende zwei einander überlagernde Bewegungen aus, nämlich eine lineare gerade Bewegung, rechtwinkelig zur Zeichenebene und eine Bewegung auf einer umfangsgeschlossenen Bahn, beispielsweise auf einem Kreis, was hier in Fig. 16 durch die strichlierte Linie (4) angedeutet ist, mit der Folge, daß die Hüllkurve der Ecken (3) nach Art einer Schraubenlinie verlaufen. Die Halbmesser (R) dieser umfangsgeschlossenen Bewegungsbahn kann in weiten Grenzen variieren. Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 wurde als umfangsgeschlossene Bewegungsbahn ein Oval (5) gewählt, was übrigens aus Fig. 2 deutlich erkennbar ist, wobei die größere Achse dieses Ovales etwa parallel zur mittleren Ebene der Platte (1) liegt und der mittlere Radius dieses Ovals ungefähr der halben Höhe bzw. Tiefe (T) der Rinne (2) entspricht. Die Erzeugende (Fig. 16) der Rinne (2) beschreibt dann eine räumlich verformte Räche. In Fig. 16 ist eine Querschnittskontur einer Rinne (2) der Platte (1) dargestellt. Wird nun die hier in Fig. 16 gezeigte Querschnittslinie der Rinne (2) nach beiden Seiten hin verlängert, wobei sich die dargestellte Form periodisch wiederholt, und die so erhaltene Linie als Erzeugende im beschriebenen Sinne bewegt, so wird dadurch die Fläche der Platte (1) beschrieben. Der räumlich gewundene Verlauf der einzelnen Rinnen (2) veranschaulicht deutlich die Schrägsicht auf diese Platte nach Fig. 4. Da die Ecken (3) der Querschnittslinie der Rinnen (2) (Fig. 16) in schmale Abflachungen (7) auslaufen, bevor sie in die nächste seitlich anschließende Rinne übergehen, bilden diese Abflachungen (7) räumlich gewundene schmale Bänder, die hier als Hüllkurve (6) bezeichnet werden.

Sowohl aus Fig. 1 wie auch aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß die Hüllkurve (6) einer Rinne (2) im randnahen Bereich einer Platte (1) einen im wesentlichen gerade verlaufenden und zu den oberen und unteren Rändern (8) und (9) der Platte (1) rechtwinkelig stehenden Abschnitt aufweisen.

Gleichgeformte Platten (1) mit der beschriebenen Konfiguration werden nun zu Paketen (10) zusammengeschichtet, wobei die Hüllkurve (6) von innerhalb eines Paketes (10) unmittelbar benachbarter Platte (1) aneinander anliegen und die Rinnen auf diese Weise im wesentlichen umfangsgeschlossene räumlich gewundene Kanäle innerhalb des Füllkörpers bilden. Ein solcher Füllkörper ist in Fig. 5 dargestellt bzw. ein Teil eines solchen Füllkörpers, der hier aus drei Platten (1) aufgebaut ist, wobei auf den oberen Rand in der Richtung des Pfeiles (Π) aus Fig. 1 auf diesen Teil des Füllkörpers geblickt wird. Es ist aber auch möglich, daß die Hüllkurve von innerhalb eines Paketes unmittelbar benachbarter Platten miteinander einen Winkel einschließen, so daß die räumlich gewundenen Rinnen (2) benachbart Platten sich kreuzen. Dieser Kreuzungswinkel kann in weiten Grenzen differieren. Je nach Einsatzzweck wird die eine oder andere Anordnung gewählt werden.

Es ist aus Fig. 1 auch ersichtlich, daß die Hüllkurven einer Rinne im ranchiahen Bereich einer Platte einen im wesentlichen gerade verlaufenden und zum Rand der Platte rechtwinklig stehenden Abschnitt aufweisen. Werden -3-

Claims (5)

1. AT 394 442 B also mehrere Platten, wie aus Fig. 1 ersichtlich und mit den geschilderten Merkmalen zu Paketen (Fig. 5) zusammengelegt, so besitzen die räumlich gewundenen, von den Rinnen (2) begrenzten Kanäle im oberen und unteren Randbereich (8), (9) für die Medien gerade verlaufende Einlaufzonen. Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 6,7,8 und 9 besitzt ebenfalls räumlich verlaufende Rinnen (2) mit 5 einer trapezförmigen Querschnittskontur. Die Querschnittsecken (Fig. 16) sind hier jedoch nicht auf einer stetigen geschlossenen Bewegungsbahn geführt, sondern auf einer Bewegungsbahn, die zwar auch umfangsgeschlossen ist, aber aus winkelig zueinander stehenden, mehr oder weniger geraden Abschnitten besteht, hier beispielsweise ist diese Bewegungsbahn in Achsrichtung der schraubenlinienartigen Hüllkurve gesehen durch einen Rhombus darstellbar. Diese Hüllkurven (6) verlaufen hier zwar auch nach Art einer Schraubenlinie, jedoch 10 ist diese Schraubenlinie aus kurzen geraden Stücken gebildet Bei den hier gebüdeten Platten (1) (Fig. 6) laufen die Rinnen (2) gegenüber dem Randbereich (8) der Platte schräg aus. Aus den Fig. 1 und 6 ist ersichtlich, daß die schraubenlinienartigen Hüllkurven (6), unabhängig davon, ob sie nun durch stetig verlaufende oder gerade verlaufende Bahnabschnitte gebildet sind, über ihre Länge eine gleichmäßige Steigung besitzen. Es liegt im Rahmen der Erfindung, über die Länge der Rinnen (2) die Steigung der IS schraubenlinienartigen Hüllkurven (6) zu variieren. Eine weitere Platte (1) nach einem weiteren Ausführungsbeispiel veranschaulicht in Draufsicht Fig. 11. Hier beträgt - das ist aus Fig. 13 erkennbar - der Drehwinkel der schraubenlinienartigen Hüllkurve (6) nur wenige Grade, und ferner ist hier die schraubenlinienartige Hüllkurve durch einen geraden Abschnitt (12) gebildet, der nur einen Teil einer solchen aus geraden Abschnitten bestehenden Hüllkurve darstellt. Diese geraden Abschnitte 20 verlaufen in den Randbereichen (8) und (9) der Platte rechtwinklig zu den letzteren. Fig. 14 zeigt nun einen Füllkörper (10), der aus Platten (1) nach den Fig. 11 bis 13 gebildet ist, wobei hier die Rinnen (2) benachbarter Platten (1) schraubenlinienartig kreuzen. Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen sind, um die Übersichtlichkeit der Darstellungen nicht zu beeinträchtigen, die Rinnen (2) jeweils mit glatten Wandungen dargestellt. Um den Verwirbelungseffekt für die Me-25 dien zu erhöhen und den Kontakt der Medien untereinander zu intensivieren, liegt es im Rahmen der Erfindung, daß mindestens einzelne Rinnen einer Platte wenigstens auf einem Teil ihrer Wandung beulenartige Aus- bzw. Einbuchtungen aufweisen und die gedachte Verbindungslinie von entlang einer Rinne aufeinanderfolgenden Ein-bzw. Ausbuchtungen nach Art einer Schraubenlinie verlaufen. Dabei kann die gedachte schraubenlinienartig verlaufende Verbindungslinie mit der Hüllkurve der äußeren Eck- bzw. Randbereiche der Rinne gleichlaufend liegen 30 oder aber die gedachte schraubenlinienartig verlaufende Verbindungslinie liegt mit der Hüllkurve der äußeren Ecken bzw. äußeren Randbereich der Rinnen gegenläufig. Wurden die Rinnen (2) der besprochenen Ausführungsbeispiele mit einer trapezartigen Querschnittskontur dargestellt, so ist abschließend noch zu erwähnen, daß diese Querschnittskontur auch andere Formen aufweisen kann, die Rinnen bilden. 35 PATENTANSPRÜCHE 40 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. bestehend aus einer Vielzahl 45 nebeneinander zu Paketen angeordneten Platten, wobei die einzelnen Platten im wesentlichen parallel zueinander verlaufende Rinnen aufweisen bzw. zu solchen verformt sind und die Rinnen benachbart liegender Platten Durchlaßkanäle für die Medien bilden und die gedachten Querschnitte einer jeden Rinne über deren Länge hinsichtlich ihrer Form und Größe im wesentlichen einander gleich sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllkurven (6) der beiden äußeren Ecken (3) bzw. äußeren Randbereiche der gedachten Querschnitte der 50 einzelnen Rinnen zumindest über den größten Teil ihrer Länge nach Art einer Schraubenlinie verlaufen und die von den beiden äußeren Ecken bzw. äußeren Randbereichen der gedachten Querschnitte gebildeten schiaubenlinienaitigen Hüllkurven einer Platte achsparallel zueinander liegen und zueinander deckungsgleich sind.
2. 2. Füllkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllkurven (6) über die Länge einer 55 Rinne stetig verlaufen (Fig. 1).
3. 3. Füllkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubenlinienartigen Hüllkurven (6) über die Länge einer Rinne aus im wesentlichen geraden Abschnitten bestehen (Fig. 6). 60 4. Füllkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß, in Achsrichtung der schrau benlinienartigen Hüllkurven gesehen, die einer Rinne zugeordneten Hüllkurven in dieser Achsprojektion einander tangieren bzw. überschneiden (Fig. 2,7).
4. -4- AT 394 442 B 5. Füllkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubenlinienartigen Hüllkurven über die Länge der Rinne - in Achsrichtung der Hüllkurve gesehen - einen Drehwinkel von weniger als 360° aufweist (Fig. 11). 6. Füllkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllkurven (6) einer Rinne (2) im randnahen Bereich einer Platte (1) einen im wesentlichen gerade verlaufenden und zum Rand (8,9) der Platte (1) rechtwinklig stehenden Abschnitt aufweisen (Fig. 1,11). 7. Füllkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß, in Achsrichtung der schraubenlinienartigen Hüllkurven (¢) gesehen, die einer Rinne (2) zugeordneten Hüllkurven sich als Ovale darstellen (Fig. 2). 8. Füllkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß, in Achsrichtung der schraubenlinienartigen Hüllkurven (6) gesehen, die einer Rinne (2) zugeordneten Hüllkurven sich als Vielecke, insbesondere als Rhomben darstellen (Fig. 7). 9. Füllkörper nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die längere der beiden im wesentlichen rechtwinklig zueinander stehenden Achsen der Ovale bzw. der Rhomben in oder parallel zu der gedachten Mittelebene der Platte liegen (Fig. 2,7). 10. Füllkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubenlinienartig verlaufenden Hüllkurven (6) über die Länge der Rinne eine unterschiedliche Steigung aufweisen. 11. Füllkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllkurven (6) von innerhalb eines Paketes (10) unmittelbar benachbarter Platten aneinander anliegen und die Rinnen (2) dieser Platten im wesentlichen umfangsgeschlossene, räumlich gewundene Kanäle bilden (Fig.
5. 5,10). 12. Füllkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllkurven von innerhalb eines Paketes unmittelbar benachbarter Platten miteinander einen Winkel einschließen und die räumlich gewundenen Rinnen benachbarter Platten sich kreuzen. 13. Füllkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einzelne Rinnen einer Platte wenigstens auf einem Teil ihrer Wandung beulenartige Aus- bzw. Einbuchtungen aufweisen und die gedachte Verbindungslinie von entlang einer Rinne aufeinanderfolgenden Ein- bzw. Ausbuchtungen nach Art einer Schraubenlinie verlaufen. 14. Füllkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Radius (R) der schraubenlinienartigen Hüllkurve (6) etwa der halben Tiefe (T) der Rinne (2) entspricht (Fig. 16). Hiezu 4 Blatt Zeichnungen -5-