DE3513930A1

DE3513930A1 - Fuellkoerper

Info

Publication number: DE3513930A1
Application number: DE19853513930
Authority: DE
Inventors: Max Dr. Pittsburg Pa. Leva
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-04-13
Filing date: 1985-04-15
Publication date: 1985-10-24
Also published as: GB2157189B; DE3513930C2; GB2157189A; GB8409651D0

Description

Köln, den 10. April 1985 vA. Anmelder: Dr. Max Leva Mein Zeichen: L 65/12

*·■ Füllkörper

Diese Erfindung betrifft einen Füllkörper, welcher als regel- ^- los geschüttete Packung in Türmen verwendet wird. Die Türme finden Verwendung in Wärmeaustauschoperationen verschiedener Art, sowie bei Massenaustauschoperationen, wie zum Beispiel Gas-Absorption, Destillation, wie auch in Reaktoren und ähnlichen Apparaten, welche in der Industrie vielfach benutzt werden.

Wie hier beschrieben ist, und gemäß der Erfindung besteht der Füllkörper im wesentlichen aus einer Basis in der Form eines Streifens, welche so gebogen ist, daß sie zwei gerade verlaufende Glieder bildet, welche durch ein gebogenes Mittelstück, ebenfalls ursprünglich in der Basis enthalten, miteinander verbunden sind, einem Schlitz oder Ausschnitt in einem der beiden Glieder und einer Zunge, welche von einem Ende des Schlitzes absteht, und einem Winkel zwischen den beiden Gliedern, welcher zwischen 5° und 160° liegt.

Ein derartiger Füllkörper kann zum Beispiel ganz einfach aus Kunststoff hergestellt werden. Jedoch ist der Füllkörper besonders einfach aus Metallblech herzustellen, und zwar in der Weise, daß die Bleche erst in passende schmale Streifen oder Bänder geschnitten und ausgestanzt werden und die so behandelten Streifen einfach in den erforderlichen Winkel gebogen werden. Wenn der Füllkörper aus Kunststoff hergestellt werden soll, dürften die übliche Art des Spritzverfahrens oder andere gut bewährte Herstellungsmethoden dienlich sein. Es ist beson- L b.i>/ ij;

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ders wichtig zu erkennen, daß die geradlinig verlaufenden (und nicht abgebogenen) Glieder es ermöglichen, mit besonders einfachen und billigen Werkzeugen auszukommen.

Der Winkel, welchen die beiden Glieder bilden, liegt im Allgemeinen zwischen 20° und 140° und im optimalen Fäll zwischen 30° und 120°.

Es ist ferner bevorzugt, daß sich die Zunge nach innen erstreckt, so daß sie sich in dem Raum zwischen den beiden Gliedern befindet. Sollte es erwünscht sein, dann kann die Zunge _ auch derart angebracht werden, daß sie sich von der Oberseite des Gliedes erstreckt, also im allgemeinen von dem anderen Glied wegweist.

Es ist weiterhin bevorzugt, daß eine Mehrheit von Schlitzen mit dazugehörenden Zungen in Reihen angeordnet ist, sich aber nur in den Gliedern befindet. Die Reihen sind gegenüber der * „ Basis oder der Streifenrichtung im wesentlichen in Längsrichtung angeordnet.

Ferner ist es bevorzugt, daß im Falle von Metallverarbeitung der Streifen vor dem Biegen rechteckige Ausmaße hat. Das Biegen, welches sodann zu dem gebogenen Teil des Streifens führt, ~ geschieht dann im wesentlichen um eine Achse, welche mehr oder weniger in Querrichtung (also senkrechter Richtung) zum Streifen verläuft.

Es ist weiterhin bevorzugt, daß der gebogene Teil des Streifens die Form einer kontinuierlich verlaufenden Kurve besitzt, anstatt die Form einer örtlichen mehr oder weniger scharfen Biegung oder Knickung. Es sei jedoch nachdrücklich erwähnt, daß eine örtliche Knickung hiermit nicht ausgeschlossen ist und Anwendung finden kann.

Der gebogene Teil kann kreisförmig, elliptisch, parabolisch, , hyperbolisch sein oder kann nach irgendeiner Kurve verlaufen, L 65/12

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welche in beliebiger Kombination aus einigen oder<aXleri sowßi 4-erwähnten Kurven wie auch nicht erwähnten Kurven zusammengesetzt ist. Im Falle, daß die Kurve im wesentlichen kreisförmig verläuft, liegt der Krümmungsradius "R" vorzugsweise zwischen zirka fünf Millimeter und hundert Millimeter. Meist bevorzugte Werte des Krümmungsradius "R" liegen jedoch im wesentlichen zwischen zehn und fünfundsiebzig Millimeter.

Die Glieder können entweder gleich oder verschieden lang sein. In manchen Fällen, wenn es erwünscht ist, eine besondere regellose Schüttung der Füllkörper in Türmen zu schaffen, wäre es angebracht, die Glieder verschieden lang zu gestalten und dadurch ein zusätzliches Element der Regellosigkeit in der Schüttung zu erreichen.

Die Länge L der Glieder liegt im Allgemeinen zwischen dem Be- * reich 3 W *» L^ 5, wobei W die Breite eines Gliedes ist. Der

bevorzugte Bereich, in welchem sich die Länge der Glieder be-

W
wegt, ist jedoch durch W > L > ■* definiert.

Die Oberfläche der Glieder ist im allgemeinen glatt ausgebildet. Jedoch ist es durchaus im Sinne der Erfindung, daß die Oberflächen der Glieder mit Vertiefungen oder auch wellenför-— mig verlaufenden Korrugationen versehen sind, sowohl wie eventuell auch Sicken an den seitlichen Enden, sowie auch abgebogene Ränder, welche dann abstehende Flansche definieren. Eine jede dieser hier angeführten zusätzlichen Veränderungen der Oberfläche der Streifen dient dazu, größere mechanische Stärke und Festigkeit des Füllkörpers zu schaffen und einem Zusammendrükken der Schüttung vorzubeugen. In dieser Hinsicht sei erwähnt, daß vorzugshalber die Glieder in trogartiger Weise gestaltet sein sollen, derart, daß die Seiten der Tröge durch seitliche Endflansche oder aufwärtszeigende hochgezogene Ränder definiert werden, so daß die Flansche im allgemeinen in die Richtung Eigen, welche vom anderen Glied wegweist.

Mindestens eine Zunge erstreckt sich im wesentlichen in Rich-L 65/12

tung der freien Enden der Glieder. Dies hat den Zweck, ein Ineinanderfallen der Füllkörper zu verhüten.

Die Glieder und/oder auch das Zwischenstück, falls es nicht aus der Knickung, sondern aus der kontinuierlich verlaufenden Kurve besteht, können Durchlochungen aufweisen, die dem Abfluß von Flüssigkeit dienen. Diese Durchlochungen können von irgendeiner Form sein, wie zum Beispiel rund, oval oder weiterhin anders.

Die freien Enden der Glieder und/oder auch eine oder mehrere Zungen können an ihren freien Enden gezackt sein, so daß dadurch eine vergrößerte Zahl von gegenseitigen Berührungspunkten zwischen benachbarten Füllkörpern wie auch zusätzliche Abtropfstellen für Flüssigkeit gebildet werden.

Der erfinderische Grundgedanke läßt sich in zahlreichen Ausführungsformen verwirklichen. Diese bilden zum Teil Gegenstand von Unteransprüchen. Im folgenden werden die Ausführungsformen in bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. In dieser ist:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines typischen Füllkörpers,

Fig. 2 eine Ansicht des gleichen Füllkörpers in Richtung des Pfeiles A in Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform des Füllkörpers, in welcher die Glieder ungleich lang sind,

je eine

Fig. 4, 5 und 6/Seitenansicht eines dritten, vierten und fünften Füllkörpers,

Fig. 7 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles B in Fig. 6,

Fig. 8 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 6, jedoch mit einer wei-

NACHQEREiCMT

teren Abänderung, — — —

Fig. 9 ein Schnitt gemäß der Schnittlinie 9 - 9 in Fig. 8 und Fig.10 eine wiederum andere Abänderung, ähnlich wie Fig. 6.

Mit Bezug auf Fig. 1 und 2 ist ein länglich rechteckiger Strei fen aus Metallblech so gebogen worden, daß zwei geradlinige Glieder 1 und 2 gebildet wurden, beide von gleicher Länge L und Breite W und beide Glieder verbunden durch ein Stück, welches im wesentlichen durch eine transverse oder querlaufende Knicklinie dargestellt ist. Eine nach innen zeigende Zunge 4 wurde aus dem Werkstoff vom Glied 1 herausgetrieben, wodurch ein länglich gestalteter Schlitz 5 im Glied 1 entstanden ist. Es ist zu bemerken, daß Schlitz 5 deutlich unterhalb der Knicklinie 3 liegt, welcher Zustand eindeutig am Bezugszeichen 6 in Fig. 2 zu erkennen ist. Ein WinkeldC ist auch angegeben, welcher von den beiden Gliedern 1 und 2 gebildet wird und in diesem Falle ungefähr 77° beträgt. Es sei jedoch betont, daß der WinkelÄ gemäß der Erfindung irgendeinen beliebigen Wert haben kann, solange dieser Wert im wesentlichen zwischen 5° und 160° liegt. Es ist ferner zu bemerken, daß die Glieder 1 und 2 wie auch die Knicklinie 3 die Basis des Streifens bilden, welche dem Füllkörper zugrunde liegt.

Mit Hinsicht auf die Länge L und Breite W der Glieder, welche in Fig. 1 und 2 gezeigt sind, sind die Dimensionen derart, daß — = ■=·. Es ist aber nachdrücklich hier betont, daß andere passende Werte dieses Quotienten erdenklich sind, wenn dies so erforderlich erscheint. Es ist jedoch vorteilhaft, wenn sich W

und L im Rahmen des Ausdruckes 3 W 7 L "7 ·£ darstellen lassen.

In einer anderen Ausführung, welche in Fig. 3 gezeigt ist, sind die beiden Glieder 1 und 2 ungleich lang. Weiterhin ist ersichtlich, daß beide Glieder 1 und 2 mit einem oder mehreren Schlitzen ausgerüstet werden können, welche ihrerseits mit von ihnen abhängenden Zungen versehen sind. In diesem Fall trägt L 65/12

-Jb-

3 b I 3 ¹J 3 Ü J MAOHCtEiRLIf : ir j Glied 1 die eine Zunge 4, während Glied 2 die eine Zunge 7 aufweist. Es ist ersichtlich, daß beide Zungen in den Raum zwischen beiden Gliedern 1 und 2 hineinreichen, um zu verhüten, daß in dem regellos geschütteten Füllkörper-Bett benachbarte Füllkörper sich ineinanderlagern und dadurch ihre effektive Oberfläche verdecken würden, was zu einer verminderten Leistungsfähigkeit des Schüttgutes führen würde.

In Fig. 4 wird eine dritte Ausführung gezeigt, welche Einzelheiten zeigt, die in Fig. 1 nicht erfaßt werden konnten. Ein Unterschied ist darin zu erkennen, daß statt der scharfen Knickung, welche die Glieder 1 und 2 in Fig. 1 und 2 verbindet, die Verbindung der beiden Glieder durch ein kontinuierlich verlaufendes Kurvenstück 3¹ geschaffen wurde. Diese Kurve ist durch den Krümmungsradius R definiert, sowie auch durch den eingeschlossenen Winkel<t, welcher in Fig. 4 angegeben ist und dessen Definition aus Fig. 4 eindeutig zu erkennen ist. Ein zweiter Unterschied besteht darin, daß die Zungen 4 und 7 länger sind, was dadurch ermöglicht wurde, daß die unteren Enden der dazugehörenden Schlitze weiter nach unten und gegen die freien Enden der Glieder 1 und 2 reichen. Die längeren Schlitze ermöglichen dann, daß die Zungen 4 und 7 weiter nach unten gebogen werden können, wo sie in unmittelbarer Nähe der Ebene C sind, welche durch die freien Enden der Glieder 1 und — 2 gelegt werden kann. Diese Ausführung hat den großen Vorteil, daß dadurch das Ineinanderrutschen benachbarter Füllkörper sehr bedeutend verhindert wird. Jedes Glied 1 und 2 ist weiterhin je mit einem weiteren Schlitz und davon herabhängenden Zungen 12 und 13 ausgerüstet. Es ist daher klar, daß die Basis, welche dem Füllkörper eigen ist, zwei der Länge nach orientierte Schlitze besitzt, und es ist nachdrücklich betont, daß sich die Schlitze nur in Gliedern 1 und 2 befinden und nicht in der gekrümmten Verbindung 3¹ zwischen beiden Gliedern.

Fig. 5 zeigt eine Ausführung, in welcher die Glieder 1 und 2 nicht nur mit nach innen gerichteten Zungen 4 und 7, sondern auch mit nach außen zeigenden Zungen 8 und 9 ausgerüstet sind. L* 65/12

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Es ist ersichtlich, daß in diesem Falle Zungen 4 und 7 von den Gliedern 1 und 2 unmittelbar unter dem Verbindungsstück 3' herabhängen, und es ist daher ersichtlich, daß Zunge 4 in Fig. 5 in einem anderen Riehtungssinne verläuft wie die Zunge 4, welche in Fig. 1 gezeigt wird.

Fig. 6 und 7 zeigen ein Element, in welchem der Streifen zwei Reihen von Schlitzen aufweist. Die Schlitze sind längsweise angeordnet und gegeneinander seitenweise versetzt. Jedes Glied ist in diesem Falle mit einem Schlitz 10 versehen, welcher ebenfalls längsweise gegenüber dem Schlitz 11 versetzt ist. Zungen 4 und 7 hängen von Schlitzen 10 herab, welche sich unterhalb des gekrümmten Verbindungsstückes 3' befinden, während Zungen 12 und 13 von den Enden der Schlitze herabhängen, welche den Enden der Glieder 1 und 2 näher sind.

Die Basis des Elementes 6 und 7 stellt im Querschnitt einen flachen Trog dar. Die Seiten des Troges werden von nach außen gerichteten hochgebogenen Rändern oder Flanschen 14 gebildet, welche sich über die ganze Länge der Glieder 1 und 2 wie auch über die ganze Länge des gekrümmten Verbindungsstückes 3' er- " strecken. Die Flansche 14 statten den Füllkörper mit erheblieher Festigkeit aus. Die freien Enden der Glieder 1 und 2 sind aus Gründen gezackt, welche schon vorher erwähnt worden sind.

Fig. 8 und 9 weisen auf eine weitere Abänderung der Ausführung von Fig. 6 hin, in welcher die Basis des Füllkörpers auf einer Seite mit einer nach oben abgebogenen Randabbiegung 14 und auf der entgegengesetzten Seite mit einer nach innen abgebogenen Randabbiegung 14' ausgestattet ist. Durch diese Anordnung der Flansche 14 und 14' wird ein zusätzliches Element der Unregelmäßigkeit geschaffen, welche sich in der Wirkungsweise des Schüttgutes vorteilhaft auswirkt.

Während in Fig. 4 bis 8 die gekrümmten Verbindungsstücke 3¹ kreisförmig sind, wurde hier schon früher erörtert, daß diese Verbindungsstücke irgendwelche Formen und Kurvenverläufe an- ^} L 65/12

■no- _.;..

P ~ Q ζ 1 ^ Q ? Π I NACHGEKEfCHT

nehmen können. Dementsprechend wird in Fig. 10 eine Ausführung gezeigt, in welcher das gekrümmte Verbindungsstück 3¹ zum Beispiel eine elliptische Form aufweist.

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Claims

Patentanspruch·

1. Füllkörper für Reaktionen und Austauechvorgänge zwischen Flüssigkeiten und Gasen oder Dämpfen in einem Turm, in den sie eine regellos geschüttete Packung bilden, aus einem gebogenen Streifen aus Metall oder Kunststoff mit einem gekrümmten Mlttelstück, sich an diesen anschließenden Gliedern und mindestens einer herausgedrückten Zunge, dadurch gekennzeichnet, daß die Glieder (1, 2) im wesentlichen gerade sind und mindestens eine Zunge (4, 7, 12, 13) nur aus diesen herausgedrückt ist. *

2. Füllkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glieder (1, 2) gerade sind.

3. Füllkörper nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den Gliedern (1, 2) eingeschlossene Winkel im Bereich von 5* bis 160° liegt.

4. Füllkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eingeschlossene Winkel im Bereich von 20° bis 140° liegt.

5. Füllkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der eingeschlossene Winkel im Bereich von 30* bis 120^c liegt.

6. Füllkörper nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zunge (4, 7, 12, 13) von einem Ende des Gliedes (1, 2) ausgeht.

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I NAGKO ΕΓΓ~!ΟΗτ|

7. Füllkörper nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zunge (4, 7, 12, 13) in den Raum zwischen den beiden Gliedern (1, 2} hineinragt.

8. Füllkörper nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Zungen (4, 7, 12, 13} vorgesehen und diese aus den Gliedern (1, 2) unter Bilden von Schlitzen herausgedrückt sind.

9. Füllkörper nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß vier Zungen (4, 7, 12, 13) vorgesehen und diese aus den Gliedern (1, 2) unter Bilden von Schlitzen herausgedrückt sind.

10. Füllkörper nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schlitze mit zugehörigen Zungen (4, 7, 12, 13} in den Gliedern (1, 2) in Reihen angeordnet sind, die Reihen in; wesentlichen in Längsrichtung der Basis des Streifens verlaufen und das gekrümmte Mittelstück ohne Schlitze mit zugehörigen Zungen ist.

11. Füllkörper nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das gekrümmte Hittelstück (3*) zu» Teil Kreisform aufweist und sein Halbmesser im Bereich von im wesentlichen 1/4 Zoll bis im wesentlichen 4 Zoll liegt.

12. Füllkörper nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (L) jedes Gliedes (1, 2) im Bereich von 3 W ^>L ^ ·£ ist, wobei W die Breite eines Gliedes bedeutet.

13. Füllkörper nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Glied (1, 2) im Querschnitt die Form eines flachen Troges aufweist, die Seitenwände des Troges durch Umfangsflansche auf den Gliedern (1, 2) bestimmt werden, die Flansche nach außen gerichtet sind und damit in einer sich von dem Glied allgemein entfernenden Richtung verlaufen.

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