CH642568A5

CH642568A5 - Spacing arrangement for packings in installations for energy transfer and/or mass transfer

Info

Publication number: CH642568A5
Application number: CH44580A
Authority: CH
Inventors: Heinz Faigle
Original assignee: Faigle Heinz Kg
Priority date: 1979-02-27
Filing date: 1980-01-21
Publication date: 1984-04-30
Also published as: DE3002385A1; AT360566B; ATA149979A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Distanzierungs-Anordnung für Füllkörper in Anlagen zum Energie- und/ oder Stoffaustausch in Kühltürmen, chemischen Kolonnen, oder Tropfkörpern zum biologischen Abbau von Abwässern, wobei die einen Trennraum zwischen den Füllkörperschichten schaffende Distanzierungs-Anordnung aus sich kreuzenden und/oder in Zickzackform und/oder Bogenform zusammengefügten schlanken, stegartigen Profilen besteht und das derart beschaffene gitterartige Gebilde Maschenöffnungsweiten aufweist, die ein Mehrfaches der Maschenöffnungsweiten der Füllkörper-Gitterstruktur betragen.

Füllkörper für die erwähnten Zwecke sind seit vielen Jahren bekannt. Die heute gebräuchlichsten Ausführungen werden aus Kunststoff-Folien hergestellt, wobei deren Wellungen meist parallel oder schräg zur vertikalen Apparate-Rich-tung verlaufen, so dass solche Füllkörper gitterartige Raumgebilde darstellen.

Bei der Konstruktion solcher Füllkörper, insbesondere wenn sie als Kontaktkörper zur Berührung oder Vermengung eines gasförmigen mit einem flüssigen Medium gedacht sind, wird einem möglichst geringen Druckverlust und ausreichendem Druckausgleich des gasförmigen Mediums sowie einer möglichst geringen Bachbildung des flüssigen Mediums immer grössere Aufmerksamkeit gewidmet.

Die Beachtung dieser Erfordernisse führte zwangsläufig auch zu Überlegungen, wie die Übergangszone zwischen übereinanderliegenden Füllkörperpaketen zu gestalten sei.

Aus der kreuzweisen Übereinanderschichtung von Einzel-Lagen innerhalb der Füllkörper, wie es beispielsweise die GB-PS 622 706 darstellt, gelangte man zur kreuzweisen Schichtung von Gesamtpaketen, wie dies z.B. die GB-PS 792 740 und die DE-PS 1 302 032 illustrieren.

Dabei stellte sich heraus, dass in den Ebenen, in welchen die oberen auf den unteren Füllkörperpaketen aufliegen, ein zu geringer Medienausgleich stattfinden kann. Während nämlich noch bei einer Anordnung nach der GB-PS 622 706 sich die Medien von Lage zu Lage abwechselnd längs und quer innerhalb des ganzen Füllkörpers verteilen konnten und dabei das gasförmige Medium einen fortlaufenden Druckausgleich schon im Füllkörper fand, ist dies bei den neueren Füllkörpern nicht mehr, oder nur noch in einer Richtung möglich.

Nicht mehr möglich ist dies bei Füllkörpern, deren Wellungsachsen senkrecht verlaufen, da dadurch der Füllkörper einem stehenden Röhrenbündel gleicht. (Siehe beispielsweise US-PS 3 084 918.)

Nur noch in einer Richtung möglich ist dies - und zwar entlang der Folien, aus denen der Füllkörper aufgebaut ist -bei Füllkörpern, deren Wellungen einen Winkel gegenüber der Lotrechten bilden und die Wellungsrichtung von je zwei benachbarten Platten entgegengesetzt verläuft, so dass sich die Wellen der beiden Platten kreuzen. Einen solchen Füllkörper zeigt z. B. die DE-PS 1 302 032.

Ein Mengen- oder Druckausgleich gleichzeitig in Längsund Querrichtung ist nun nur noch in der Ebene möglich, wo die oberen auf den unteren Füllkörperpaketen aufliegen. Aber auch dann, wenn die Füllkörperpakete kreuzweise übereinandergeschichtet sind, bilden sie in dieser Ebene miteinander einen relativ engmaschigen Raster, der für einen Medienausgleich nicht förderlich ist. Wenn sich beispielsweise das gasförmige Medium entspannen will, ist es gezwungen, die Ebene in schlangenartigen Linien zu durchlaufen.

Um diesen Nachteil zu beseitigen, sind verschiedene Massnahmen vorgeschlagen worden, um die Trennebene zwischen den oberen und den unteren Füllkörperpaketen in einen Trennraum oder in einige Trennräume umzugestalten. Die älteste Methode besteht darin, jede Schicht der Füllkör-perpakete auf einer Horde aufliegen zu lassen, die von der nächsttiefer folgenden Füllkörperschicht distanziert ist. Eine solche Ausführungsart zeigt beispielsweise die US-PS 3 084 918. Nachteilig an dieser Bauweise ist die durch die zusätzlich erforderlichen Horden bedingte Verteuerung der Apparatur. Eine Bauweise mit ähnlicher Wirkung besteht darin, die Füllkörper in Paletten aufzunehmen und diese Paletten übereinander zu stapeln (AT-PS 327 827).

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Um solche Zwischentragwerke zu vermeiden, wurden Wege gesucht, um wiederum die oberen Füllkörper von den unteren direkt tragen zu lassen.

Nach einer bekannten Bauart werden zu diesem Zweck einige aus kurzen Rohrabschnitten bestehende Ringe zwischen die Füllkörperpaketschichten gelegt. Diese Methode hat sich in der Praxis bewährt, bedarf aber sehr stabiler Einzelfolien der Füllkörper, da ja nur an den wenigen Kreuzungsstellen der Folien mit den Ringen die statische Gesamtlast übertragen wird. Dies läuft der neueren Tendenz entgegen, aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und der Verringerung von Druckverlusten die Füllkörper aus möglichst dünnen Folien herzustellen.

Auch ein unteres Auszacken der Folien, wie es beispielsweise in der US-PS 3 084 918 dargestellt ist, erbringt keine den statischen Erfordernissen gut entsprechende Lösung.

Die Notwendigkeit, mehr Kreuzungsstellen zu schaffen und damit die Last auf zusätzliche Berührstellen zu verteilen, entsprechen Füllkörper, in denen einzelne Folien aus den eigentlichen unteren Ebenen der Füllkörperpakete herausragen. Solche Füllkörper zeigen beispielsweise die DE-PS 2 113 614 und die US-PS 3 084 918.

Eine derartige Ausbildung der unteren Zonen der Füllkörperpakete wurde zwar primär für Kühlturmanwendungen zwecks besserer Drainage für das herabrieselnde Wasser geschaffen, doch ist sie durchaus zusätzlich geeignet, anstelle einer Trennebene zwischen den Füllkörperpaketen einen Trennraum zu schaffen, der in eine Vielzahl von Längskanälen aufgeteilt ist. Dies ist zwar bereits ein Schritt zu einer Lösung des angestrebten Druck- und Mengenausgleiches der Medien, doch vermag auch diese Massnahme noch nicht, das Ziel des ungehinderten gleichzeitigen Längs- und Querausgleiches im Trennraum zwischen den Füllkörperpaketen voll zu erreichen.

Erfindungsgemäss wird das Problem dadurch gelöst,

dass die Distanzierungs-Anordnung aus mindestens zwei Scharen von Profilen besteht, wovon die eine Schar höher liegt als die andere Schar, so dass die Unterkanten der oberen Profile nicht bis zu den Unterkanten der unteren Profile hinabreichen und die Oberkanten der unteren Profile nicht bis zu den Oberkanten der oberen Profile hinaufreichen.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 drei Füllkörperschichten mit dazwischenliegenden, den Trennraum offen haltenden Profil-Gittern;

Fig. 2 das Prinzip sich kreuzender miteinander verbundener oberer und unterer Profile;

Fig. 3 ein Gitter aus teilweise ineinander eingesenkten Profilen;

Fig. 4 und 5 je ein Gitter mit im Querschnitt dreieckför-migen Profilen in Strebenstruktur;

Fig. 6 und 7 je ein Gitter mit sich voll durchdringenden Profilen in Trapez-Streben-Struktur;

Fig. 8 ein Gitter aus Profilen mit Jochbogen;

Fig. 9 ein unteres Füllkörperpaket mit einem daraufliegenden diagonalen Profil-Gitter;

Fig. 10 ein die Profile selbst tragendes Füllkörperpaket;

Fig. 11 und 12 drei übereinanderliegende Füllkörperpakete mit eingearbeiteten Profilen in Ansicht (Fig. 11) und Seitensicht (Fig. 12);

Fig. 13 einen Füllkörperausschnitt mit teilweiser Verstärkung der profilbildenden verlängerten Folien;

Fig. 14 und 15; 16 und 17; 18 und 19; 20 und 21; 22 und 23; 24 und 25; 26 und 27; 28 und 29 einige weitere gitterartige Gebilde, jeweils in Draufsicht und Ansicht.

In Fig. 1 sind Füllkörperpakete 1 mit vertikal verlaufenden Folien-Wellungsachsen und dazwischen angeordneten flachen Folien schematisch dargestellt. Die Schichten 2, 3 sowie 3,4 sind durch die Profil-Gitter 5 distanziert, die somit den Trennungs-Hohlraum zwischen den Paket-Schichten gewährleisten. Einige Ausführungsformen der Profil-Gitter zeigen die Fig. 2 bis 9 und die Fig. 14 bis 29. Diese Figuren verdeutlichen, dass die oberen Profile eine in eine Richtung laufende Schar, die unteren Profile eine in querender Richtung laufende Schar bilden. Bevorzugt werden die Profil-Gitter so eingelegt, dass die obere Profil-Schar die Hauptrichtung der Folien des darüberliegenden Füllkörpers, die untere Profil-Schar die Hauptrichtung der Folien des darunterliegenden Füllkörpers kreuzen. Dazu ist es erforderlich, auch die Schichten 2, 3,4 der Füllkörperpakete sich kreuzend zu stapeln, wie dies Fig. 1 zeigt.

Bei den in Fig. 2 dargestellten Gittern ist die obere Profil-Schar auf der unteren Profil-Schar angebracht und die Verbindung zwischen beiden Scharen beispielsweise durch Übergänge 6 bewerkstelligt, die bei einstückiger Anfertigung der Gitter - beispielsweise im Spritzgussverfahren - in den Materialfluss von der einen Gitterschar zu der anderen einbezogen sind. Bei mehrstückiger Ausführung können es Schweisspunkte sein.

Fig. 3 zeigt Gitter aus teilweise ineinander eingesenkten Profilen, wie sie in mehrstückiger Ausführung besonders leicht herstellbar sind.

Die Bohrungen 7 und Ausnehmungen 8 sollen, ebenso wie die Profilstruktur 9 andeuten, dass die Profile auch durchbrochen ausgeführt werden können, wenn der Medienausgleich noch mehr begünstigt werden soll. Im Querschnitt dreieckige Profil-Stege 10, Fig. 4 und 5, sind nicht nur aus Gründen der Statik und leichter Medien-Durchdringbarkeit vorteilhaft, sondern begünstigen auch durch ihre Gestalt die Umverteilung bzw. Vermischung eines Mediums.

Schliesslich können sich in Profil-Struktur hergestellte Profile an ihren Kreuzungs- oder Einmündungs-Stellen völlig durchdringen, wie dies Fig. 6 und 7 zeigen. In diesen trapezförmigen Gittergebilden stellen die oberen Profilteile 11', 11", 1V" die Oberprofile und die unteren Profilteile 12', 12", 12'" die Unterstege dar, wie Fig. 6 zeigt. Ebenso kann bei einer Ausführung nach Fig. 7 von einer Doppelstruktur gesprochen werden, weil bei dieser Konstruktionsform sowohl die Bänder 13' und 13" gegenüber den Bändern 14' und 14" höher gelagert sind.

Eine bevorzugte Ausführung wird in Fig. 8 dargestellt. Sowohl die nach unten weisenden Kanten 15 der Oberprofile, als auch die nach oben weisenden Kanten 16 der Profilstege sind in Form von Jochbögen ausgeführt und geben dadurch einen grösseren Durchgang frei, der einem horizontalen Ausgleich bzw. Vermischung von Medien dienlich ist.

Fig. 9 zeigt, dass die Profil-Gitter nicht unbedingt rechtwinklig bzw. parallel zu den Kanten der Füllkörperpakete verlaufen müssen. Es kann vorteilhaft sein, die Profil-Gitter in einer vom Gleichlauf mit den Füllkörperkanten abweichenden Richtung - beispielsweise in der Diagonalen, wie dies Fig. 9 darstellt - vorzusehen.

Zur besseren Veranschaulichung ist in Fig. 9 ein solches Profil-Gitter 5, aufgelegt auf einen Füllkörper 1, dargestellt. Solche Gitterstege können ebensogut im Zickzack oder gebogen verlaufen, wie dies Fig. 14 bis 19 zeigen.

Bisher wurde das Profil-Gitter als selbständiges Element dargestellt. Die Fig. 10,11 und 12 zeigen nun Ausführungsmöglichkeiten für die Integrierung des Profil-Gitters in die Füllkörper selbst.

Fig. 10 stellt - schematisiert-einen Füllkörper 1 dar, aus dessen unterer Ebene einige Folien 17 herausragen, wobei sie die Aufgabe der Oberprofile übernehmen und zusätzlich die Unterprofile 18 tragen.

Eine weitere Verfolgung dieses Weges ist in den Fig. 11 und 12 dargestellt. Die kreuzweise geschichteten Füllkörper

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20,21,22, 30, 31, 32,40,41,42 bestehen in diesem Beispiel aus schräg zur Vertikalen gewellten Folien, deren Wellungs-richtung von Folie zu Folie abwechselnd, in entgegengesetzter Richtung verläuft. Aus den Füllkörpern 20, 21,22 ragen nach unten, aus den Füllkörpern 30, 31, 32,40,41, 42 nach oben und unten einzelne Folien aus der Ebene der Füllkörper heraus und bilden dergestalt die Oberprofile und Unterprofile des Trennraumes. Durch das kreuzweise Schichten der übereinanderfolgenden Füllkörperpakete, kommt auch das Überkreuzen der Profile zustande. Wie das Detail (Fig. 13) zeigt, werden die Profile durch Verlängerungen 52, 53 der normalerweise verwendeten Einzelfolien des Füllkör-per-Aufbaues gebildet. In bevorzugten Ausführungsformen - speziell, wenn grössere Bauhöhen vorliegen, also mehr als die drei gezeichneten Paketschichten übereinanderliegen oder wenn aus anderen Gründen von jeder der stegbildenden Folien wesentliche statische Lasten zu übertragen sind -wird für diese Folien dickeres oder steiferes Material als für die anderen Folien des Füllkörpers verwendet (Fig. 13).

Fig. 13 zeigt als Ausschnitt aus einem Füllkörper eine besondere Ausgestaltungsart, wobei eine gerade Folie - die aber ebensogut, wie in den Fig. 11 und 12 dargestellt, gewellt sein könnte - nur in der Zone, wo sie aus dem Füllkörper s herausragt, sowie in dem unmittelbar vorhergehenden Abschnitt, dicker ausgeführt ist.

In den Fig. 14 bis 29 sind noch einige mögliche der im Patentanspruch umschriebenen gitterartigen Gebilde jeweils in Draufsicht und Ansicht dargestellt. Anstelle von Profil-lo Stäben, wie in den Fig. 24 und 25 gezeigt, können auch Rohrstäbe (Fig. 30) verwendet werden.

Der Vereinfachung halber sind im Vorstehenden nicht alle bekannten Füllkörperarten als Beispiele für deren Di-stanzierungsmöglichkeit beschrieben. Es ist aber nahelie-is gend, dass die Distanzierungs-Anordnung in einer oder mehreren der beschriebenen Ausgestaltungsformen für sämtliche Arten von Füllkörpern verwendet werden kann, die als Füllkörperpakete in die Austausch-Apparaturen eingelegt werden.

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5 Blatt Zeichnungen

Claims

642 568 PATENTANSPRÜCH E

1. Distanzierungs-Anordnung für Füllkörper in Anlagen zum Energie- und/oder Stoffaustausch in Kühltürmen, chemischen Kolonnen, oder Tropfkörpern zum biologischen Abbau von Abwässern, wobei die einen Trennraum zwischen den Füllkörperschichten schaffende Distanzierungs-anordnung aus sich kreuzenden und/oder in Zickzackform und/oder Bogenform zusammengefügten schlanken, stegartigen Profilen besteht und das derart beschaffene gitterartige Gebilde Maschenöffnungsweiten aufweist, die ein Mehrfaches der Maschenöffnungsweiten der Füllkörper-Gitterstruktur betragen, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzierungs-Anordnung aus mindestens zwei Scharen von Profilen besteht, wovon die eine Schar höher liegt als die andere Schar, so dass die Unterkanten der oberen Profile nicht bis zu den Unterkanten der unteren Profile hinabreichen und die Oberkanten der unteren Profile nicht bis zu den Oberkanten der oberen Profile hinaufreichen.

2. Distanzierungs-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Profil-Schar die Hauptrichtung der Folien des darüberliegenden Füllkörpers, die untere Profil-Schar die Hauptrichtung der Folien des darunterliegenden Füllkörpers kreuzen.

3. Distanzierungs-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Profile mit Öffnungen versehen sind und z.B. die Profile eine Strebenstruktur aufweisen, ähnlich einem Gitterträger.

4. Distanzierungs-Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Profile einen dreieckför-migen oder einen trapezförmigen Querschnitt besitzen.

5. Distanzierungs-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterkanten der Oberprofile und die Oberkanten der Unterprofile in Form von Jochbögen ausgeführt sind.

6. Distanzierungs-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Schar der Profile in die Füllkörperpakete integriert ist.

7. Distanzierungs-Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus der unteren Ebene des Füllkörperpaketes einige Folien herausragen, die zusätzlich die Unterprofile tragen.

8. Distanzierungs-Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus der unteren und oberen Ebene der Füllkörperpakete einige Folien herausragen und dadurch die Profile gebildet sind, wobei zwecks Überkreuzung der Profile die übereinanderliegenden Füllkörperpakete kreuzweise geschichtet sind.

9. Distanzierungs-Anordnung nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die aus den Ebenen der Füllkörperpakete herausragenden Folien zumindest in der Zone des Herausragens und bevorzugt auch in dem unmittelbar vorhergehenden Abschnitt dickwandiger und/oder steifer als die anderen Folien des Füllkörperpaketes sind.