AT411333B - Geformtes füllkörperelement - Google Patents

Description

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   Hintergrund der Erfindung 
Die vorliegende Erfindung betrifft geformte Füllkörperelemente, insbesondere lose geschüttete Füllkörperelemente, die aus extrudierbaren Materialien wie Plastik und Keramikschlämmen geformt sind. 



   Derartige Elemente werden in Reaktionsgefässen verwendet, wo Flüssigkeiten und Gase mit- einander in Kontakt gebracht werden, damit es zu einer Reaktion, Wärmeübertragung, Lösungs- oder Auflösungsvorgängen durch inniges Kontaktieren zweier im Fluss befindlicher Fluide kommt. 



  Sie haben infolgedessen Formen, die so gestaltet sind, dass die Oberfläche ein Maximum erreicht, ihre Formbeständigkeit aber gleichzeitig erhalten bleibt, damit sie in Verwendung nicht zusammen- gedrückt oder beschädigt werden. Daneben ist es für den Fall, dass die Elemente in korrosivem Milieu und/oder bei erhöhter Temperatur zum Einsatz kommen müssen, wünschenswert, die Elemente aus Keramikmaterial herzustellen. Schliesslich ist es wünschenswert, eine Konstruktion zu haben, die einfach und in grossen Mengen in einer Standardform herstellbar ist. 



   Die vorliegende Erfindung schafft ein derartiges geformtes Füllkörperelement mit hervorragen- den Festigkeits- und Oberflächen eigenschaften, welches ohneweiters durch ein einfaches Extrusi- onsverfahren erzeugt werden kann. 



   Beschreibung der Erfindung 
Die vorliegende Erfindung schafft ein extrudierbares Füllkörperelement, umfassend einen zylindrischen Körper von reproduzierbarem Querschnitt mit einer Mehrzahl von Sehnenelementen innerhalb des Körpers, wobei jedes Ende eines Sehnenelements an ein Ende eines anderen Sehnenelements angrenzt, sowie einer Mehrzahl von radialen Wandorganen, die sich von der Achse des Zylinders bis mindestens zum Mittelpunkt eines Sehnenelements erstrecken. 



   Es versteht sich, dass aus Gründen der Einfachheit die innere Struktur der erfindungsgemässen Elemente, welche entlang der axialen Länge des Elements einheitlich ist, anhand der Merkmale beschrieben ist, die in einem Querschnitt durch das Element im Mittelpunkt der axialen Länge in Erscheinung treten. So wird ein Innenglied, das ein Segment der Innenfläche des zylindrischen Körpers abtrennt, hierein als "Sehnenelement" bezeichnet, auch wenn der Ausdruck "Sehne" richtigerweise nur bei einer Linie innerhalb eines Kreises, die nicht durch den Mittelpunkt geht, angewendet wird. 



   Die Sehnenelemente sind vorzugsweise von gleicher Länge, da dies zu einer grösseren Sym- metrie und Einheitlichkeit in den Abmessungen der von den Strukturen innerhalb des zylindrischen Körpers definierten Durchtritte führt. 



   Das Element kann irgendeine geeignete Anzahl an Sehnenelementen von drei (was wesentlich ist, wenn die Bedingung des "Aneinandergrenzens" erfüllt sein soll) bis vorzugsweise nicht mehr als achtzehn aufweisen. Im allgemeinen wird jedoch eine Anzahl von vier bis zehn, insbesondere sechs, bevorzugt. Bei der am meisten bevorzugten Konstruktion sind die sechs Sehnenelemente in zwei Untergruppen von je drei Sehnenelementen angeordnet, wobei jede Untergruppe ein gleich- seitiges Dreieck bildet, wobei ein Dreieck um 60  um den Umfang des zylindrischen Körpers herum vom anderen versetzt ist. 



   Die Anzahl an radialen Wandelementen wird durch die Anzahl an Sehnenelementen bestimmt und ist gleich. So gibt es beispielsweise bei den bevorzugten sechs Sehnenelementen auch sechs radiale Wandelemente. 



   Bei bevorzugten Strukturen sind zusätzliche Versteifungsglieder zwischen der Innenfläche des zylindrischen Körpers vorgesehen und erstrecken sich entlang eines Radius des zylindrischen Körpers bis zumindest zur Schnittschnelle zweier Sehnenelemente. Typischerweise erstrecken sich die zusätzlichen Versteifungsglieder nicht bis zur Achse der Struktur. Wie zu erkennen ist, ist eine derartige Positionierung nur dort möglich, wo sich die Sehnen in zwei oder drei Gruppen mit gleicher Anzahl (drei oder vier) in jeder Gruppe befinden und die Strukturen durch die Gruppen gebildet sind (Dreiecke oder Quadrate), u.zw. überlappend und rotationsversetzt um die Achse des zylindrischen Körpers. 



   Die erfindungsgemässen Strukturen sind insofern sehr wirksam, als sie eine grosse Anzahl von Schnittstellen bilden, an denen über die verschiedenen Oberflächen strömende Flüssigkeiten zusammentreffen und sich gezwungenermassen vermischen bzw. ineinander übergehen, bevor sie sich wieder unterteilen, wodurch die Homogenität gefördert wird. 

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   Ein weiterer Vorteil liegt in der gegenseitigen Versteifung der Elemente. Ein zylindrischer Kör- per ohne der inneren Strukturen würde einen viel geringeren Widerstand gegen Druckkräfte auf- weisen. Die Sehnenelemente, insbesondere die am meisten bevorzugte Gruppe von sechs Seh- nenelementen, bietet eine bedeutende zusätzliche innere Festigkeit, und diese wird noch weiter erhöht durch die radialen Wandelemente, welche die Sehnenelemente gegen Verformungsbewe- gungen weiter verstreben. Schliesslich schaffen die zusätzlichen Versteifungsglieder einen Endver- steifungsgrad für den zylindrischen Körper. 



   Sind die Sehnenelemente in zwei Gruppen von je drei angeordnet wie bei den am meisten be- vorzugten Strukturen, teilen die verschiedenen Versteifungsglieder das Innenvolumen des zylindri- schen Körpers in annähernd gleich grosse Unterteilungen auf. So wird neben der Festigung des zylindrischen Körpers auch die Oberfläche bedeutend grösser und der Widerstandsgrad gegenüber dem Gasfluss durch das Element auf ein Minimum reduziert bzw. ausgeglichen, so dass jeder Durchtritt durch das Element einen gleich grossen Gasfluss aufweist. 



   Die erfindungsgemässen zylindrischen Elemente sind vorzugsweise mit gekrümmten Endflä- chen versehen, um eine Verschachtelung der Elemente zu verhindern, wenn diese lose in einen Turm verbracht werden. Die Krümmung jeder Endfläche kann gleich oder unterschiedlich sein, beispielsweise kann ein Ende konvex sein, während das andere Ende konkav ist, oder es können beide konkav oder beide konvex sein. Vorzugsweise ist jedoch der Krümmungsradius jedes ge- krümmten Endes gleich. Diese Ausgestaltung ist von besonderem Vorteil, da beim Extrudieren des Produkts und Zuschneiden des Extrudats zur Bildung von Elementen ein einziger bogenförmiger Schnitt ein konkaves Ende an einem ersten Element und ein konvexes Ende an einem zweiten Element bildet, wodurch das zweite Element abgetrennt wird.

   So ist es mit nur zwei Schneidemes- sern oder sogar nur einem reversiblen Messer möglich, sämtliche möglichen Kombinationen von konvexen und konkaven Kombinationen zu erzeugen. 



   Die Elemente können durch einen Formungsprozess geformt werden, vorzugsweise werden sie aber durch ein Extrusionsverfahren unter Verwendung einer entsprechend gestalteten Form er- zeugt. Das Extrusionsprodukt ist ein langer Zylinder mit überall derselben Innenstruktur. Ein Mes- ser, vorzugsweise mit einer gekrümmten Schneide, trennt den langen Zylinder in Elemente ge- wünschter Länge mit gekrümmten Enden, wenn die gekrümmte Schneide verwendet wird. Die Elemente werden dann zur Herstellung der fertigen Elemente in einem Ofen gebrannt. 



   Zeichnungen 
Fig. 1 ist ein Querschnitt eines bevorzugten erfindungsgemässen Elements normal zur Achse. 



   Fig. 2 veranschaulicht vier mögliche Seitenansichten (A, B, C und D) des in Fig. 1 gezeigten Elements, wobei die Enden gekrümmte oder unregelmässige Oberflächen aufweisen. 



   Detaillierte Beschreibung der Erfindung 
Die Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben, die zur Veranschaulichung der Erfindung dienen, aber keinesweges den Rahmen der Erfindung wesentlich einschränken sollen. 



   In Fig. 1 ist ein zylindrischer Körper 1 mit sechs identischen Sehnenelementen 2 versehen, die in zwei gleichseitigen Dreiecken angeordnet sind, wobei die Spitzen des einen Dreiecks entlang dem Umfang des Körpers um 60  von den Spitzen des zweiten Dreiecks versetzt angeordnet sind. 



  Radiale Wandelemente 3, die sich strahlenförmig von der Achse zu den Mittelpunkten der Seh- nenelemente erstrecken, und Versteifungsglieder 4 verbinden die Innenfläche des zylindrischen Körpers mit den Schnittpunkten der Sehnenelemente. 



   In Fig. 2, die eine Seitenansicht des in Fig. 1 dargestellten Elements zeigt, ist die Ausbildung der Enden der Elemente gezeigt. Die Enden sind gerade (7 in 2A); konvex und konkav gekrümmt (5 bzw. 6 in 2B); doppelt konvex (5 in 2C) bzw. unregelmässig (8 in 2D). 



   Die erfindungsgemässen Elemente, die wie in Fig. 1 und 2b gezeigt gestaltet und aus Keramik- materialien hergestellt sind, wurden hinsichtlich der Stoffübergangsleistung (kga), des Verdich- tungsfaktors, des Gewichts in kg pro m3 (was die relativen Installationsgewichte der Elemente anzeigt) und Stück pro m3 ausgewertet. In jedem Fall wurden die Werte als Werte durch Vergleich mit einem industriellen Standard gemessen, nämlich einem bei Norton Chemical Process Products Corporation unter dem eingetragenen Markennamen "Intalox" erhältlichen 50-mm- Keramiksattel, 

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 der den willkürlichen Wert von "1,00" erhielt. Die andere Vergleichsbasis war ein 76-mm -Keramiksattel   intalox#   
Das erfindungsgemässe Element hatte einen Durchmesser von 108 mm und eine Wanddicke von 6,35 mm (zylindrischer Körper) bis 3,18 mm (radiale Wände).

   Die axiale Länge der Elemente betrug 31,75 mm. 



   Die Leistungsparameter der drei Elemente waren wie folgt: 
 EMI3.1 
 
<tb> Stoff <SEP> Packungs- <SEP> Gewichts- <SEP> Verhältnis
<tb> 
<tb> übergangs- <SEP> faktor <SEP> verhältnis <SEP> Stück/m3
<tb> 
<tb> Wirkungsgrad <SEP> (kg/m3)
<tb> 
<tb> 50 <SEP> mm-Sattel <SEP> 1,00 <SEP> 1,00 <SEP> 1,00 <SEP> 1,00
<tb> 
<tb> 76 <SEP> mm-Sattel <SEP> 0,71 <SEP> 0,66 <SEP> 0,94 <SEP> 0,21
<tb> 
<tb> Erfindung <SEP> 1,14 <SEP> 0,91 <SEP> 1,04 <SEP> 0,22
<tb> 
 
Aus den obigen Daten geht klar hervor, dass die erfindungsgemässen Elemente um 14 % leis- tungsfähiger sind als die 50 mm-Sättel und um 60 % leistungsfähiger sind als die 76 mm-Sättel. 



  Darüberhinaus werden weniger Elemente pro Kubikfuss als bei den 50 mm-Sätteln und etwa gleich viele wie bei den 76 mm-Sätteln sowie ein geringerer Druckabfall als bei den 50 mm-Sätteln ver- wendet. 



   PATENTANSPRÜCHE: 
1. Geformtes, durch Extrudieren herstellbares Füllkörperelement, umfassend einen zylindri- schen Körper (1) mit einer Mehrzahl von Sehnenelementen (2) innerhalb des Körpers (1), wobei jedes Ende eines Sehnenelements (2) an ein Ende eines anderen Sehnenelements (2) angrenzt, sowie einer Mehrzahl von radialen Wandorganen (3), die sich von der Achse des Zylinders (1) bis mindestens zum Mittelpunkt eines Sehnenelements (2) erstrecken, wobei die zu den Enden parallelen Querschnitte des Füllkörperelementes gleich sind.

Claims (1)

1. 2. Füllkörperelement nach Anspruch 1 mit sechs identischen Sehnenelementen (2), die in zwei gleichseitigen Dreiecken angeordnet sind, wobei die Spitzen des ersten Dreiecks um den Umfang des zylindrischen Körpers (1) um 60 von den benachbarten Spitzen des zweiten Dreiecks versetzt angeordnet sind.

   3. Füllkörperelement nach Anspruch 2 mit sechs radialen Wandelementen (3).

   4. Füllkörperelement nach Anspruch 2 mit sechs Versteifungsgliedern (4), die das Innere des zylindrischen Körpers (1) mit den Schnittstellen zweier Sehnenelemente (2) verbinden.

   5. Füllkörperelement nach Anspruch 1, welches aus Keramikmaterial hergestellt ist.

   6. Füllkörperelement nach Anspruch 1, welches aus Plastikmaterial hergestellt ist.

   7. Füllkörperelement nach Anspruch 1, welches aus Metall hergestellt ist.

   8. Füllkörperelement nach Anspruch 1, welches aus Kohlenstoff hergestellt ist.

   HIEZU 2 BLATT ZEICHNUNGEN