DE2738362C2

DE2738362C2 - Füllkörper

Info

Publication number: DE2738362C2
Application number: DE2738362A
Authority: DE
Inventors: John Reginald St. Johns Meadow Blindley Heath Lingfield Surrey Bennett; Kent R. Marple Bridge Cheshire Greer
Original assignee: ACALOR INTERNATIONAL Ltd CRAWLEY SUSSEX GB
Current assignee: ACALOR INTERNATIONAL Ltd CRAWLEY SUSSEX GB
Priority date: 1976-04-15
Filing date: 1977-08-25
Publication date: 1983-12-08
Also published as: IN146949B; GB1537882A; US4115269A; JPS52151250A; MY8000093A; DE2738362A1; HK54979A

Description

Die Krl'lndung betrifft Füllkörper gern !iß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Solche Füllkörper können beispielsweise bei Perkolations- bzw. Klär- oder Rieselfiltern, Gaswasch- oder GasabsorptlonstUrmen und verwandten Systemen verwendet werden, die einen Fluid/Fluld-lbelsplelswcisc Gas/Flüsslgkell-. Gas/Gas-^lKontakt erforderlich machen. Insbesondere können solche Füllkörper als Flitermedium in einem Filterbett Verwendung linden, das lür die biologische Behandlung von Abwasser oder vorgeklärlem Abwasser verwendet wird.

Grundsätzlich verfügt eine Vorrichtung /um Fluld/Fluid-Kontaki über einen Turm oder ein anderweitiges Gebilde. In dem mindestens ein Bell aus 1 -'üllkör· pern enthalten ist und der bzw. das über Mittel zur Einführung der miteinander in Kontakt /u bringenden FIuida In das Bett verfügt. In vielen Anwendungsfällen werden die FIuIcIa im Gegenstrom in gegenseitigen Kontakt gebracht, wobei das dichtere Fluid (d. h. die Flüssigkeit in dem Fall einer Vorrichtung, zur Kontaktierung von Gas( Dampf) und Flüssigkeit) abwärts durch das Packbett hindurchströmt, während das weniger dichte Fluid (d. h. das Gas oder der Dampf im Fall einer Vorrichtung zur Kontaktierung von Gas(Dampf) und Flüssigkeit) aufwärts durch das Bett hindurchströmt. In anderen Anwenriungsfällen (beispielsweise bei Querstromkühltürmen) strömen die Fluida im allgemeinen unter rechten

ίο Winkeln zueinander, wobei beispielsweise eine Flüssigkeit abwärts durch das Bett hindurchströmi, während ein Gas oder Dampf quer durch das Bett hindurchströmt. Es ist nicht notwendig, daß die beiden Fluida dem Bett zwangsweise bzw. unter Druck zugeführt werden; so läßt man beispielsweise in dem Fall eines sogenannten Abwasserfiltrationsbfitts flüssiges Abwasser oder dergleichen auf die Oberfläche eines Packbetts aufrieseln, durch welches man Luft hindurchströmen läßt (üblicherweise ohne Zwangsströmung), um so eine aerobe biologische Behandlung des Abwassers zu ermöglichen.

Für solche Vorrichtungen ist eine große Vielzahl von Füllkörperr bekannt, beispielsweise industriell hergestellte Raschig-Ringe, Berl-Füllkörper. Intalox-Füllkörper und Pall-Ringe. In dem Fall von Raschig-Ringcn oder

2-3 Pall-Ringen kann das Bett in einem gestapelten Betl (d. h. einem Bett, in dem die Füllkörper einzeln in ihrer Position angeordnet sind) oder in einem aufgeschütteten Bett bestehen (d. h. in einem Bett, in dem mindestens ein Teil der Füllkörper an Ort und Stelle in der Vorrich-

i<i tung eingeschüttet sind I.

Aus der DE-PS 3 49 442 bekannte Füllkörper der eingangs bezeichneten Galtung können aus ebenen Platten unterschiedlicher Formen gebildet sein, wobei diese Platten die als Rippen bezeichnete Elemente und das als Ver-

I¹S stärkungseleiiiem bezeichnete Element der Füllkörper bilden. Als besondere Formen für die Platten sind ausdrücklich genannt Quadrate, Rechtecke. Vielecke. Kreise usw. Alia solchermaßen gestalteten Platten sind jedoch solche mit durchgehend stetig umlaufendem Rand.

ίο solern von den Unstctigkeitsstellen im Bereich der Ecken, beispielsweise der Quadratecken, abgesehen wird. Bei einer Ausbildung der Platten tier bekannten Füllkörper im Sinne der vorstehend zitierten besonderen Gestaltung besteht jedoch die Möglichkeit, daß sich die HiIlI-

■'"' körper bei ihrer willkürlichen Stapelung in einem Behandlungsturm oder dergleichen zur Ausbildung eines Behandlungsbettes, das eine bestimmte Stabilität besitzen soll, in ihrer Gestalt verändern bzw. sieh unter der bestehenden Belastung relativ zueinander bewegen. Die

i" vorbekannten Füllkörper sind daher durchaus verbesserungsw ürdig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorbekannten Füllkörper so auszubilden, daß eine bessere Stabilität des aus ihnen durch willkürliche Stapelung

"' aufzubauenden Bettes erreicht v.ird und die Füllkörper nicht der Gefahr einer Veränderung ihrer Gestalt bzw. einer gegenseitigen Relativbewegung infolge der auftretenden Belastung ausgesetzt sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Im

^h(l kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Die erfindungsgemäß vorgesehene stutige h/w. ge7i.-'kte Ausbildung der nach außen ι .'richteten Rlppenrüiuu'i ermöglicht -s in vorteilhafter Weise, daß hier-

•^ durc:'i die Füllkörper in einem Behandlungszwceken dienenden Schüttbeit miteinander verriegelt bzw. gegensei-ϋμ Kstgchaltcn weiden und eine erhebliche Stabilität des Schütibeits erreicht ist. Die Zacken b/w . Stuten dienen

auch zur Verteilung der Last des Betts über einer Reihe von Ebenen und macht es möglich, die Berührungsflächen mehrerer Füllkörper in Abstand voneinander zu halten, so daß eine bessere Ausnutzung der Oberfläche und damit eine größere Wirksamkeit erreicht wird.

Wegen vorteilhafter Weiterbildungen wird auf die Unteransprüche verwiesen, von denen der Ausbildung des Anspruchs 2 eine besondere vorteilhafte Bedeutung zukommt; diese Ausbildung ermöglicht nämilch die Anordnung von sehr vielen Rippen, was generell wün- m sehenswert 1st, ohne daß lediglich schmale Durchtrittsspalten bzw. Öffnungen bestehen müßten, die Im Betrieb leicht verstopft werden könnten, was insbesondere bei der Behandlung von Abwässern leicht möglich wäre.

Bei Systemen, die den Fluld/Flutd-Kontakt erforderlieh machen, 1st es wünschenswert, daß die verwendeten Füllköiper bestimmte Kriterien erfüllen, wobei zu beachten ist, daß das sich ergebende Behandlungssyrtem um so besser ist, je besser die Kriterien erfüllt werden. Im Fall von Füllkörpern zur Verwendung bei Fluid/Fluid-Systemen können die Kriterien unterteilt werden In solche, die von den einzelnen Füllkörpern zu erfüllen sind, und solche, die von den einzelnen Füllkörpern bei deren Kombination zur Bildung der Füllung des Systems zu erfüllen sind.

Die Anforderungen an die einzelnen Füllkörper sind folgende:

1. Er soll ein großes Verhältnis zwischen Oberfläche und Hohlraumantell besitzen;

2. Er soll steif bzw. starr und selbsttragend sein;

3. Er soll natürliche Benetzungs- bzw. Messungseigenschaften besitzen und geeignet sein, hydraulische Beanspruchungen in großem Rahmen aufzunehmen;

4. Er soll im Gewicht leicht sein, um die Anforderungen an die Fundamente zu mlnimallsleren.

Wenn die Füllkörper in einen Turm oder Filter gefüllt sind, wird von der Füllung gefordert,

1. das notwendige Gewicht bei einer betriebsgerechten Packhöhe oder -tiefe tragen zu können;

2. eine für das biologische Wachstum geeignete Oberfläche bilden zu können;

3. eine gleichmäßige Flüssigkeitsverteilung bei einer optimalen Flüssigkeitsverweilzelt in Hinblick auf eine effektive Behandlung der Flüssigkeit zu liefern;

4. gute selbstverteltende Eigenschaften zu besitzen;

5. geeignete Hohlraumanteile für natürliche Belüftung/Sauerstoff-Übergabe und die natürliche Entfernung von Feststoffen bei Hindurchführung von Flüssigkelten durch das Bett vorzusehen;

6. kleine Öffnungen, die möglicherweise nicht geeignet sind. Feststoffe hindurchtreten zu lassen, zu mlnimallsleren;

7. Mulden, Rinnen und Hohlräume, In denen Flüssigkeit zurückgehalten werden könnte, zu mlnimallsleren.

Die Rippen der Füllkörper können an der Achse rund um die sie winklig angeordnet sind, miteinander In Berührung stehen. Es wird jedoch bevorzugt, daß die Füllkörper mit einem hohlen Rohr ausgestattet sind, deren Längsachse Im wesentlichen mit der Achse zusammenfällt, rund um die die Rippen angeordnet sind, die dabei von der Außenfläche des Rohrs strahlenförmig ausgehen.

Die Rippen können irgendeine geeignete Gestalt besitzen, beispielsweise eine dreieckige oder halbkreisförmige Gestalt oder eine zwischen diesen beiden Extrema lie-

JO

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50 gende Ausbildung; sie können des weltern flach oder gewellt bzw. gerippt sein. In demjenigen Fall, In dem kein zentrales Rohr vorgesehen 1st, können koplanare Rippen paarweise zusammengefaßt sein, um so kreisförmig, quadratische, rombusförmige, viereckige oder dergleichen Teile symmetrisch zur Achse zu bilden. Die Größe der einzelnen Rippen jedes Füllkörper kann varilerea; es wird jedoch vorgezogen, daß die Rippen Im wesentlichen In Größe und Gestalt identisch sind und des weiteren die Rippen symmetrisch sind, d. h. Halbkreise oder gleichschenklige oder gleichseitige Dreiecke. Die Anzahl der Rippen kann zwar variieren; es sind jedoch mindestens drei und im allgemeinen nicht mehr als zwölf Rippen vorgesehen. Die Anzahl der Rippen hängt ab von den zueinander konträren Erfordernissen eines großen Verhältnisses zwischen Oberfläche und Volumen und der Notwendigkeit der Vermeidung von Öffnungen bzw. Durchgängen, die bei der Benutzung verstopft werden können.

Gestalt, Größe und Anzahl der Verstärkungstelle können variieren; es wird jedoch bevorzugt, daß die Zahl der Verstärkungstelle zwischen den einander winklig benachbarten Rippen jedes Rippenpaars dieselbe 1st und daß dann, wenn die Zahl der Rippen A' 1st, nX Verstärkungsteiie vorgesehen sind, wobei η eine ganzzahlige Zahl im Bereich von 1 bis 3 Ist. Es wird des weiteren bevorzugt, daß die Verstärkungstelle in /; parallelen Ebenen vorgesehen sind und daß die Verstärkungsteile In jeder Ebene symmetrisch und im wesentlichen in der Größe Identisch sind, um so im allgemeinen ringförmige Verstärkungsplatten zu bilden.

Die Größe der Füllkörper hängt von der Verwendung, für die sie vorzusehen Ist, in Übereinstimmung mit bekannten Kriterien ab. Die Axiallänge der Einheit kann In geeigneter Welse zwischen 3 und 18 cm liegen. Der Abstand von der Achse zu dem am weitesten abgelegenen Punkt jeder Rippe kann in geeigneter Welse zwischen 1,5 und 9 cm betragen.

Es wird bevorzugt, daß die Gesamtaxiallänge das Doppelte oder eher weniger als das Doppelte des Abstandes von der Zentralachse zu dem Ende der Rippen mißt.

In dem bevorzugten Fall, in dem ein Rohr vorgesehen ist, liegt das Verhältnis zwischen dem Gesamtdurchmesser der Füllkörper und dem Innendurchmesser des Rohrs zwischen 4 : 1 und 8:1, vorzugsweise zwischen 6 : 1 und 7:1. Die Wandung des Rohrs besitzt Im wesentlichen dieselbe Dicke wie die Rippen oder ist dicker als diese.

Wenn im allgemeinen ringförmige Verstärkungsplatten vorgesehen sind, kann deren Anzahl variieren, obwohl eine einzelne Verstärkungsplatte vorgezogen wird. Das Loch In der im allgemeinen ringförmigen Verstärkungsplatte kann Irgendeine geeignete Geometrie besitzen, obwohl ein kreisförmiges Loch mit einem Durchmesser von Ά bis Vi der größten Abmessung der Platte bevorzugt wird.

Das Verstärkungstell Ist In ebenfalls bevorzugter Welse an seinen Außenrändern stufig bzw. gezackt ausgebildet. Die Gestalt, Tiefe und Zahl der Stufen bzw. Zacken pro Längeneinheit kann variieren. Es werden Stufen bzw. Zacken in den Außenrändern der Rippen, die Ränder parallel zur zentralen Achse und dem profilierten Verstärkungsteil besitzen, bevorzugt. Es wird bevorzugt, daß zwei bis sechs, beispielsweise vier. Stufen bzw. Zacken je 5 cm Außenrand vorgesehen sind. Ähnliche Erwägungen gelten für die Zacken bzw. Stufen an den Außenrändern des Verstärkungsteils.

Stufen sind deshalb vorteilhaft, well hierdurch die Füllkörper mlteiner verriegelt bzw. gegenseitig festgehal-

ten werden und der Füllung In einem Filterbett eine Stabilität verliehen wird. Die Zacken bzw. Stufen dienen auch zur Verteilung der Last des Betts über einer Reihe von Ebenen.

Die beliebige Verteilung der In einem Filterbett oder Turm angeordneten Füllkörper stellt eine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit sicher, wenn diese durch das Bett oder den Turm nach unten strömt, und schaltet die Notwendigkeit zur Vorsehung komplizierter Flüsslgkeltsverteilungssysteme aus, die bisher für die Erreichung einer gleichmäßigen Verteilung notwendig gewesen sind. Die Gestaltung jedes Elementes stellt sicher, daß keine Kanalblldung des Flüssigkeitsstroms auftritt. Jedes Element ist mechanisch stabil bzw. stark, und es besteht daher keine Tendenz der Packung bzw. Füllung, unter Lastbedingungen zu kollabieren, wenn sie eine Ansammlung biologischen Materials tragen muß. Auch besteht bei den Füllkörpern keine Notwendigkeit für Irgendwelche Zwlschentraggebllde wie beispielsweise Träger bzw. Balken oder Rippen, obwohl solche Traggebilde selbstverständlich verwendet werden können, sofern dies gewünscht wird.

Die Füllkörper können aus irgendeinem geeigneten Material hergestellt werden; jedoch wird die Verwendung von Kunststoffen, wie oelspielswelse Polystyrol, Polyvinylchlorid und Polypropylen, bevorzugt. Die Füllkörper können beispielsweise durch Spritzformen, Extrusions- oder Vakuumformgebung hergestellt werden, wobei die jeweils ausgewählte Verfahrenswelse von den besonderen Herstellungsanforderungen abhängt.

Mögliche Anwendungen der Erfindung sind:

1. als Filtermedium bei der Behandlung von Abwasser oder vorgeklärtem Abwasser als Ersatz für Gestein in einem Filterbett;

2. als ein Filtermedium, das in einem Turm zur biologischen Behandlung von Abwasser eingestapelt wird;

3. als Füllung für das Waschen, die Naßreinigung oder chemische Veränderung von Gas durch Absorption;

4. als ein Medium für die Zwangsstromkühlung in Kühltürmen.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter Ins einzelne gehend beschrieben; in diesen zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Füllkörper,

Fig. 2 und 3 Schnitte nach der Linie A-A der Fig. 2 zur Darstellung alternativer geometrischer Gestaltungen der Paare koplanarer Rippen,

F!g 4 eine perspektivische Ansicht der Füllkörper der Fig. 1 und 2.

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen zweiten Füllkörper,

Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie X-X der Fig. 5 und

FI g. 7 eine perspektivische Ansicht des Füllkörpers der FI g. 5 und 6.

Der in den FI g. 1 bis 4 dargestellte Füllkörper besitzt acht Rippen 1, die winklig rund um eine Achse 2 angeordnet sind, die Ihrerseits In der Ebene jeder Rippe liegt, und ein ringförmiges Verstärkungstell 3 In einer Ebene senkrecht zu der Achse 2, das die Rippen 1 In einem Abstand voneinander festhält. Die nach außen gerlchteten Ränder der Rippen 1 sind bei 4 stufig bzw. gezackt ausgebildet, wobei die Stufung über einander abwechselnde Ränder 5 und 6 verfügt, wobei die Ränder 5 parallel zu der Achse 2 und die Ränder 6 parallel zu dem Verstärkungstell 3 verlaufen und etwa vier Stufungen je 5 cm vorgesehen sind. Die Axiallänge des Füllkörpers mißt entweder 7 oder 9 cm, und die Radiallänge jeder Rippe mißt 4,5 cm.

Das Verstärkungstell 3 1st eine Im allgemeinen ringförmige Platte mit einem Außendurchmesser von 9 cm und einem Innendurchmesser von 4 cm. Der Außenrand ist bei 7 stufig bzw. gezackt ausgebildet, wobei die Stufungen denjenigen der Rippen 1 ähneln.

Der in Flg. 3 dargestellte Füllkörper nimmt ein kleineres Volumen In einem beliebigen Packbett ein als der Füllkörper der Flg. 3, ohne daß jedoch die nutzbare Oberfläche merklich verkleinert wäre. Es wird bevorzugt, daß die Rippen 1 senkrecht zu der Achse des Füllkörpers In der In Fig. 3 dargestellten Welse »kegelstumpfförmig« gestaltet sind.

Der Füllkörper der FI g. 5 bis 7 verfügt über zehn Rippen 1, die winklig rund um eine Achse 2 angeordnet sind, die ihrerseits in der Ebene jeder Rippe liegt, wobei die Rippen 1 strahlenförmig von einem Rohr 8 ausgehen, dessen Längsachse koaxial mit der Achse 2 zusammenfällt, rund um die die Rippen 1 angeordnet sind. Der Füllkörper der Flg. 5 bis 7 verfügt des weiteren über ein ringförmiges Verstärkungstell 3 In einer Ebene senkrecht zu der Achse 2, das die Rippen 1 in einem Abstand voneinander festhält. Die äußeren Ränder der Rippen 1 sind bei 4 stufig bzw. gezackt ausgebildet, wobei die Stufung über einander abwechselnde Ränder 5 und 6 verfügt, von denen die Ränder 5 parallel zur Achse 2 und die Ränder 6 parallel zu dem Verstärkungstell 3 verlaufen und etwa, vier Stufungen je 5 cm vorgesehen sind. Die Axiallänge des Füllkörpers mißt 7 cm. die Radiallänge jeder Rippe 1 4 cm und der Innendurchmesser des Rohrs 1,5 cm.

Das Versiärkungstell 3 Ist eine Im allgemeinen ringförmige Platte mit einem Außendurchrnesser von 9,8 cm und einem Innendurchmesser von 6,7 cm. Der Außenrand Ist bei 7 stufig bzw. gezackt ausgebildet, wobei die Stufung derjenigen der Rippen 1 ähnelt.

Die dargestellten Füllkörper sind annähernd achtflächig bzw. achtseitig in Ihrer Gestalt, die über entweder 16 oder 20 dreieckige Flächen verfügt, die je von den gestuften bzw. zackigen Rändern der beiden Rippen und des Verstärkungsteils gebildet bzw. begrenzt sind. Die Stufungen sind so gestaltet, daß die Füllkörper in zufälliger bzw. beliebiger Welse In ein Bett für eine Fluldbehandlung ohne Zusammenstapelung eingefüllt bzw. eingepackt werden. Das bei der Ausführungsform der Fig. 5 bis 7 vorgesehene zentrale Rohr dient dazu, eine bessere Strömung der Flüssigkeit zu ermöglichen, während eine Verstopfung bzw. Blockierung reduziert wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Füllkörper mit einer Vielzahl von Rippen, die rund um eine in den Ebenen der Rippen liegende Achse angeordnet sind, und mit mindestens einem teil-ringförmigen Verstärkungsteil zwischen den winklig einander benachbarten Rippen jedes Rippenpaars, wobei das Verstärkungsteil die Rippen in einem Abstand voneinander festhält und in einer Ebene senkrecht zur Achse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die nach außen gerichteten Ränder (4) der Rippen (1) stufig bzw. gezackt ausgebildet sind.

2. Füllkörper nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein hohles Rohr (8), dessen Längsachse mit der Achse (?.) der Rippen (1) zusammenfällt, rund um die die Rippen (1) angeordnet sind, wobei die Rippen (1) von der Außenfläche des Rohrs (8) strahlenförmig ausgehen.

3. Füllkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen dem Durchmesser des Füllkörpers und des Durchmessers des Rohrs (8) zwischen 4 : 1 und 8 : 1 liegt.

4. Füllkörper nach Irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch drei bis zwölf Rippen (1).

5. Füllkörper nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die teilringförmigen VcrsiUrkungsteile (3) gemeinsam tnlndcstens eine ringförmige Platte bilden.

6. Füllkörper nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenränder (7) der Verstärkungsteile (3) gestuft bzw. gezackt ausgebildet sind.

7. Füllkörper nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Axiallänge kleiner als der Durchmesser lsi.

8. Füllkörper nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Rippen (1) Identisch ausgebildet und symmetrisch zu einer Ebene senkrecht zur Achse (?.) des Füllkörpers angeordnet sind.

9. Füllkörper nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Axiallänge zwischen 3 und 18 cm mißt.