CH656212A5 - Mehrzweckelement als fuellkoerper fuer anlagen zum energie- und/oder stoffaustausch oder tropfenabscheiden. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mehrzweckelement als Füllkörper für Anlagen zum Energie- und/oder Stoffaustausch oder Tropfenabscheider für Kühltürme, für Tropfkörper in biologischen Abwasserreinigungsanlagen oder für chemische Kolonnen, für Wärmeaustauscher, Tropfenabscheider oder Flüssigkeitsverteiler.

Bei Füllkörpern für die genannten Zwecke handelt es sich zumeist um Elemente, die einem von oben nach unten rieselnden Flüssigkeitsstrom eine grosse Oberfläche bieten sollen, über die sich die Flüssigkeit verteilt, während ein im Gegenstrom oder Querstrom durch den Füllkörper streichendes Gas im Energie- und/oder Stoffaustausch oder in chemische Reaktion mit der Flüssigkeit tritt. Bei chemischen Kolonnen, aber auch bei speziellen Anlagen der Abwasserreinigung oder Frischwasseraufbereitung wird auch die Gleichstrom-Methode angewandt, nämlich den Füllkörper vollständig in die Flüssigkeit eintauchen zu lassen und ihn von unten her mit dem in die Flüssigkeit eingedüsten Gas -das Flüssigkeit mitreisst - zu beschicken.

Bei Flüssig/flüssig-Systemen, wie sie in chemischen Kolonnen zu finden sind, dienen die Füllkörper dazu, die von oben herabsinkende schwerere und die von unten aufsteigende leichtere Flüssigkeit oder die im Gleichstrom gemeinsam durchgeführten Flüssigkeiten in viele Teilströme aufzulösen, um dadurch die Anzahl der Berührungs- bzw. Durchmischungszonen zu vergrössern.

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Bei all diesen Systemen - so unterschiedlich sie auch aufge- und Adhäsion nur noch dann genügend leicht ausrinnt, wenn baut sein und so unterschiedlichen Zwecken sie auch dienen in den Kanalenden durch Sägezahnschnitt etc. die Wirmögen - bildet die Anforderung an den Füllkörper eine kungen der Kohäsions- und Adhäsionskräfte minimiert Gemeinsamkeit: Er soll grosse Kontaktoberflächen schaffen, werden. Begreiflicherweise ist aber in diesen Drainageenden Nachbildungen verhindern und schliesslich bei alldem einen s die eigentliche Füllkörperaufgabe nur wenig verwirklicht, möglichst geringen Druckverlust zwischen der Zone des weshalb man nun die einzelnen Pakete relativ hoch baut, um Medieneintrittes und der des Medienaustrittes gewährleisten. die Drainagezone im Verhältnis zur eigentlichen Füllkörper-Diese Aufgaben wurden bisher durch drei Arten von Füll- zone möglichst gering zu halten. Das bewirkt aber wiederum körpern gelöst: bezüglich des dreidimensionalen Flüssigkeitsaustausches das a) ungeordnete Systeme 10 Hindernis, dass erst nach einer relativ grossen Höhendiffe-

b) geordnete durchbrochene Systeme renz ein quergeschichtetes Füllkörperpaket folgt, in dem der c) Lamellensysteme Medienausgleich in der dritten Dimension erfolgen kann, mit dem erneuten Hindernis, dass er nunmehr dort zum Aus-Bei ungeordneten Systemen wird in den Gehäuseraum eine gleich in Richtung der zweiten Dimension durch die Lamel-Grosszahl kleinerer Füllkörper eingeschüttet, die den Raum is lenwände abgehalten wird. Soviel zum Problem des Füllkör-in Wirrlage ausfüllen, aber durch ihre Hohlräume und Zwi- pers in der Verwendung beim Flüssigkeits/Gas-Kontakt. schenräume die beiden zum Kontakt bestimmten Medien Bei den Flüssig-flüssig-Systemen werden, wie bereits durchtreten lassen und vermischen. Dazu gehören beispiels- erwähnt, bevorzugt ungeordnete Füllkörper-Systeme verweise die bereits zu einem Standardbegriff der Technik wendet, solange nur geringe Mediengeschwindigkeiten vorgewordenen Raschig-Ringe. 20 liegen. Bei höheren Mediengeschwindigkeiten kommen wie-

Solche ungeordneten Systeme gewährleisten zumeist eine derum die Lamellenfüllkörper zum Einsatz, wobei sich sehr gute dreidimensionale Umverteilung der Medienströme, erneut das Problem ergibt, dass sich innerhalb einer jeden bewirken jedoch infolge der ungeordneten Durchwirbelung Füllkörperschicht (also innerhalb eines jeden Füllkörperpa-

der Medien einen bedeutenden Druckstau. Sie werden daher ketes) der Medienausgleich nur in zwei Dimensionen ver-

zumeist bei langsamfliessenden Medien verwendet. 25 wirklichen lässt und sich wiederum das Problem des Druck-

Geordnete durchbrochene Systeme bestehen zumeist aus Verlustes infolge des Zwanges, Zick-Zack-Wege durchGitter- oder Netzgebilden, die in geometrisch definierbaren strömen zu müssen, stellt.

Raumanordnungen den Füllkörper bilden. Neben parallel Tropfenabscheider werden bei waagrechten und bei senkgespannten Netzen sind auch flache sowie auch raumgeome- recht nach oben gerichteten Gasströmen, die Flüssigkeitspar-trisch verformte Gittergebilde und miteinander verbundene 30 tikel mit sich führen, angewendet. Mittels abrupt abgewin-durchlochte Streifen als Füllkörper vorgeschlagen worden. kelter Kanäle, aber auch durch Lamellen oder Kanäle mit

Solche geordnete durchbrochene Gebilde gewährleisten sinuskurvenähnlicher Krümmung wird bewirkt, dass zumin-

ebenfalls die dreidimensionale Umverteilung der Medien- dest die massereicheren Tröpfchen durch ihre Trägheit der ströme und setzen dem Medienfluss geringeren Widerstand Wegbiegung nicht zu folgen vermögen, deshalb an die als die ungeordneten Systeme entgegen, ihr Nachteil besteht 35 Lamellen- bzw. Kanalwände anschlagen, sich dort zu aber darin, dass sie bei genügend grossem Anteil an Durch- schweren Tropfen agglomerieren und schliesslich nach unten brächen eine relativ geringe Stromlenkungs- und Austausch- abrinnen oder abtropfen.

Oberfläche bieten, bei einem geringen Anteil an Durch- Die gegenständliche Erfindung zielt darauf ab, ein Mehrbrüchen aber bereits den Lamellensystemen nahekommen. zweckelement vorzuschlagen, mittels dem die Vorteile der

Lamellensysteme haben in der Kühlturmtechnik und in der 40 oben beschriebenen, bekannten Systeme (gute Durchmi-Wasserreinigung in letzter Zeit die grösste Verbreitung schung, grosse Austauschoberflächen, dreidimensionaler gefunden. Lamellensysteme bestehen aus miteinander ver- Medienausgleich) bewahrt, jedoch deren Nachteile verbundenen gewellten oder anderweitig verformten oder durch mieden werden, was erfindungsgemäss dadurch gelingt, dass Distanzierungsmittel im wesentlichen voneinander in er aus nebeneinander angeordneten, meist parallele Achsen Abstand gehaltenen Streifen oder Platten, meist aus Kunst- 45 aufweisenden Schraubenflächen bzw. im wesentlichen durch Stoffmaterial. In der Patentliteratur sind vielfältige Systeme solche Flächen begrenzte Hohlbändern besteht, wobei jeweils solcher Lamellen- Füllkörper beschrieben; bei allen wird ver- der Drehsinn benachbarter Schraubenflächen bzw. im sucht, ein Optimum zwischen grossen Oberflächen, günstiger wesentlichen durch solche Flächen begrenzte Hohlbänder Medienverteilung und geringem Druckverlust zu erzielen. gegenläufig ist.

Der Verwirklichung dieser Absicht stellt sich hemmend so Dieser Forderung wird wiederum die kreiselnde, spiralige entgegen, dass infolge der Lamellenstruktur die Medien Medienbewegung gerecht. Man denke modellhaft an das Ent-

durch verlustbringende Zick-Zack-Wege durchströmen leeren einer Flasche: Wird sie einfach nur umgedreht, so müssen und sich innerhalb eines Füllkörperpaketes nur zwei- ergibt sich im Halb ein Wechselspiel zwischen Flüssigkeits-

dimensional ausgleichen können. austritt und Lufteintritt, das sich in stossweisen Schüben der

Bei älteren Füllkörpern wurde die Auswirkung dies Nega- ss nach unten strömenden Flüssigkeit und der nach oben in die tivums minimiert, indem man die Füllkörperpakethöhe im Flasche gesaugten Luft äussert. Versetzt man jedoch die

Vergleich zu den Lamellenabständen gering hielt und durch umgedrehte Flasche kurz in eine um ihre Achse gerichtete

Kreuz- und Querschichtung der Pakete den Medienausgleich exzentrische Bewegung, so beginnt die Flüssigkeit in der in Richtung der fehlenden Dimension im jeweils nächstfol- Flasche zu kreiseln und gibt infolge zentrifugal bedingter genden Paket realisierte. 6« Schwereunterschiede bis in den Flaschenhals hinein einen

Die neuere Entwicklung - speziell im Kühlturmbau - Zentrumshohlraum frei, durch den die Luft kontinuierlich strebt möglichst kompakte Bauweisen an. Diese bedeutet eingesaugt wird.

aber, dass die Füllkörpereinbauten auf kleinstmöglichem Ausgehend von dieser prinzipiellen Lösung lässt sich das Raum grösstmögliche Austauschoberflächen bieten sollen. Mehrzweckelement den Aufgabenstellungen der Austausch-Demzufolge wurden die Lamellenabstände so weit verrin- 65 füllkörper bzw. der Abscheider durch die Steigung und Ganggert, dass nunmehr als neues Problem das der Drainage auf- anzahl der Schraubenflächen bzw. der durch solche trat. Darunter ist zu verstehen, dass bei sehr engen Kanälen begrenzten Hohlbänder anpassen. Dabei ist auf die Menge, die von oben herabströmende Flüssigkeit infolge Kohäsion Masse und Geschwindigkeit der Medien Bedacht zu nehmen,

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um die gewünschte Ausgewogenheit zwischen Laminarströmung, Durchwirbelung und Zentrifugalkraftwirkung herzustellen.

Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung wird auf die beigeschlossenen Zeichnungen verwiesen.

Die Fig. 1 bis 62 zeigen verschiedene Ausgestaltungen des Mehrzweckelementes.

Mit Bezug auf das eingangs Gesagte und die erwähnte Figuren wird das erfindungsgemässe Mehrzweckelement in Aufbau und Wirkungsweise wie folgt erläutert:

In Fig. 1 sind zwei benachbarte eingängige Schraubenflächen perspektivisch dargestellt. Die Pfeile deuten die Spiralbewegung eines von unten nach oben strömenden Mediums (z.B. Luft) an. Aus Fig. 2, die diese Schraubenflächen und zwei benachbarte in Draufsicht zeigt, wird ersichtlich, dass sich die Tangentialströme der Medienspiralen gleichsinnig bewegen. Die Steigung der Schraubenflächen ist der Verwendungsart des Mehrzweckelementes angepasst. Bei den in Fig. 1 gezeigten Schraubenflächen ist der Durchmesser grösser als die Steigung, bei der Schraubenfläche nach Fig. 3 verhält es sich umgekehrt. Speziell in jenen Kühltürmen, wo hohe Luftgeschwindigkeiten erwünscht sind, werden die erfindungsgemässen Füllkörper beim Einsatz in der Kühlzone bevorzugt mit relativ grosser Steigung verwendet, um das herabrinnende Wasser nicht zu sehr aus der Vertikalen abzulenken und um keinen zu intensiven Luftdrall zu erzeugen; beim Einsatz in der Abscheidezone bevorzugt mit relativ kleiner Steigung verwendet, um einen grossen Luftdrall zu erzeugen und dadurch die Tröpfchen infolge Zentrifugal Wirkung auszuschleudern.

Um das Oberflächendargebotzu erhöhen, können die Schraubenflächen auch zweigängig oder mehrgängig sein, wie dies beispielsweise die Fig. 4 und Fig. 5 zeigen. Dabei haben die auf einer Schraubenflächenachse befindlichen Gänge gleichen Drehsinn.

Miteinander am Umfang verbundene 1,2,3 aus Fig. 1, sich jedoch nicht überschneidende Schraubenflächen lassen zwischen sich einen Hohlraum offen, 4 aus Fig. 2. Sofern - in Achsprojekten gesehen - eine Überdeckung erwünscht ist, findet sich eine Lösungsmöglichkeit darin, mehrgängige Schraubenflächen so auszubilden, dass unterschiedliche Gänge der Schraubenflächen auch unterschiedliche Radien besitzen. Eine solche Wendelart zeigt Fig. 6 in Ansicht und Fig. 7 in Draufsicht. Diese doppelte linksgängige Schraubenfläche besteht aus einer Fläche 5,5' mit grossem und einer Fläche 7,7' mit kleinem Radius. Sie ist an den Berührstellen 9,9', 10,10' mit einer doppelten rechtsgängigen Schraubenfläche verbunden, die wiederum aus einer Schraubenfläche 6, 6' mit grossem und einer Schraubenfläche 8,8' mit kleinem Radius aufgebaut ist. Mit 11,12 ist in Fig. 7 die Anordnung zweier weiterer benachbarter Doppelschraubenflächen angedeutet.

Das Zusammenfügen mehrerer Schraubenflächen zum Aufbau des Mehrzweckelementes wird in den Fig. 8 bis 25 weiter erläutert.

Die Fig. 8 zeigt eine Schar von Doppelschraubenflächen in Ansicht, die Fig. 9 dieselbe Schar in Seitenansicht und die Fig. 10 in Draufsicht. Im Falle einer Flüssig/gasförmig-Gegenstromanwendung rinnt die Flüssigkeit in Richtung der Pfeile 13,13', und das Gas steigt in Richtung der Pfeile 14,14' auf.

Wichtig ist, dass sich beide Medien durch die Hohlräume 15 und 16 kontinuierlich sowohl längs als auch quer verteilen und ausgleichen können.

Fig. 11 zeigt die gleiche Anordnung, jedoch als eine Schar von Einfachschraubenflächen. Auch dafür kann Fig. 10 als Draufsicht dienen.

Fig. 12 stellt einen Ausschnitt aus einer Doppelschraubenfläche der Fig. 8 bzw. Fig. 9 dar, die Fig. 14 einen Ausschnitt aus einer Einfachschraubenfläche laut Fig. 11.

Die Fig. 13 zeigt sowohl die Doppelschraubenfläche als auch die Einfachschraubenfläche in vereinfachter Draufsicht.

Dabei ist mit dem Kreis 17 die Umhüllende der Schraubenfläche angedeutet, mit dem Quadrat 18 die Projektion des von der Schraubenfläche in Anspruch genommenen Raumquadrates. In diesem Falle sind also die projizierten Umhüllungskreise der Schraubenflächen ihren projizierten Raumquadraten eingeschrieben.

Bei einer anderen Gestaltungsart sind die projizierten Umhüllungskreise der Schraubenflächen ihren projizierten Raumquadraten umgeschrieben.

Eine solche Ausführung zeigt die Fig. 15 in Ansicht und die Fig. 16 in Draufsicht.

Herstelltechnisch bereitet es keine besonderen Schwierigkeiten, die Mehrzweckelemente so zu erzeugen, dass die Überlappungsabschnitte benachbarter Schraubenflächen aufeinander aufliegen und miteinander verbunden sind oder dass sie direkt ineinander übergehen.

Solche Überlappungsabschnitte 19,19' zeigen die in Fig. 17 in Ansicht und in Fig. 18 in Draufsicht dargestellten Ausschnitte zweigängiger Schraubenflächen.

Es ist natürlich auch möglich, Schraubenflächen, deren Umhüllungskreise ihre projizierten Raumquadrate umschreiben, vor dem Zusammenfügen nach der Richtlinie des Grundrisses der Raumquadrate zu beschneiden, so dass sie ihre Überlappungsabschnitte verlieren. In diesem Falle werden somit die Überlappungsabschnitte der Schraubenflächen in der Linie der den Raumquadratseiten entsprechenden Sekanten beschnitten und mit den benachbarten Schraubenflächen an diesen Schnittkanten verbunden.

Fig. 19 zeigt eine Schar solcher Doppelschraubenflächen in Ansicht, Fig. 20 in Seitenansicht und Fig. 21 in Draufsicht. Fig. 22 zeigt eine Schar solcher Einfachschraubenflächen, wofür ebenfalls Fig. 21 als Draufsicht dient.

Bei solchen Schraubenflächen-Verbunden - ob nun die Überlappungsabschnitte aufeinander aufliegen, ineinander übergehen oder beschnitten sind - verkleinern sich die Längsund Querhohlräume 20,21,22, sind aber immer noch genügend weit und zahlreich, um ihrer Zweckbestimmung, nämlich dem Medienausgleich in Längs- und Querrichtung zu dienen, nachkommen zu können.

Eine weitere Möglichkeit, in der Draufsicht auf eine Schar von Schraubenflächen eine Überdeckung der Gänge benachbarter Schraubenflächen zu erzielen, ist bereits in Fig. 6 gezeigt worden. Dort sind die Schraubenflächen mit grossem Radius 5,6 um eine halben Gang gegeneinander versetzt und können sich so jeweils durch den gegenseitigen Freiraum schrauben.

Diese Bauweise ist bei der Flächenpaarung lt. Fig. 23 noch weitergetrieben. Dort sind die Schraubenflächen ebenfalls um einen halben Gang gegeneinander versetzt, dringen aber so weit in den gegenseitigen Freiraum ein, bis der Umfang der einen Schraubenfläche (z.B. 23) an der Achse - bzw. dem die Achse in sich tragenden Stäbchen (z.B. 26) - der anderen Schraubenfläche an den Stellen 27,29 anliegt.

Es ist nicht erforderlich, eingängige Schraubenflächen, wie in Fig. 23 gezeigt, genau um einen halben Gang gegeneinander zu versetzen. Die Versetzung kann auch einen anderen Bruchteil eines Ganges, z.B. ein Drittel betragen.

Ebenso ist auch bei mehrgängigen Schraubenflächen der Versetzungsbruchteil weitgehend frei, solange nicht Strömungserfordernisse der Medien die Einhaltung bestimmter Verhältnisse verlangen. Als Beispiel zeigt die Fig. 25 zwei um ein Viertel eines Ganges gegeneinander achsial versetzte

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Doppelschraubenflächen. infolge der Zentrifugalwirkung aus den Hauptspiralen ausge-

Erwähnt werden muss noch an dieser Stelle, dass sich um schleuderten Tropfen aufzunehmen und sie nach unten die Achse der Schraubenflächen kein Stäbchen befinden abrinnen zu lassen.

muss. Ebenso kann aber auch anstelle eines Stäbchens ein 32,32' ist eine andere Variante mit stufenförmigen Luft-

Sternprofil, Dreieckprofil oder irgendein anderes Voll- oder s bremsen bzw. Tropfstufen.

Hohlprofil vorgesehen sein. Insbesondere auf die Verwen- Der Ausfüllkörper 33 entspricht im Grundaufbau dem in dung von die Achsen umhüllenden Rohren wird noch bei der Fig. 30 dargestellten, ist jedoch an zwei gegenüberliegenden Behandlung der Anwendung der erfindungsgemässen Mehr- Seiten durch die Wände 34,34' verschlossen, die die Luftzweckelemente als Wasserverteilsysteme und in Schwaden- Strömung 35,35' der diesen Wänden anliegenden Hauptfreien Kühltürmen einzugehen sein. io flächen abhalten. Die Strömungen 36,36' können jedoch in

Vorläufig kann dieser Abschnitt mit der Zusammenfas- die Ausfüllschraubenflächen hineinreichen und induzieren in sung abgeschlossen werden, dass das Mehrzweckelement dieser den Spiralstrom 37. Die Ausfüllschraubenfläche ist auch so aufgebaut sein kann, dass zumindest ein Teil der nun in jener Richtung gängig, die bewirkt, dass sich in ihr die Gänge benachbarter Schraubenflächen sich überdecken und Luftspirale einschliesslich der abgeschiedenen Tropfen nach um einen Bruchteil eines Ganges gegeneinander achsia! ver- is unten schraubt. Wenn also die Hauptspiralen, die die Luftsetzt sind, und der Schraubenflächenumfang die Achsen - ströme 36 und 36' führen, linksgängig sind - so wie im Beibzw. das um die Achsen befindliche Stäbchen, Rohr oder spiel der Fig. 28 - dann ist die Ausfüllspirale ebenfalls linksanderes Profil - der benachbarten Schraubenfläche berührt gängig. Weil sich aber in ihr der Medienstrom gegensinnig bzw. dort befestigt ist, wobei diese Berührung für mehrgän- dreht, schraubt er sich nach unten.

gige Schraubenflächen mit Gängen unterschiedlicher Radien 20 In Fig. 32 ist diese Ausfüllschraubenfläche nochmals ver-

nur für die Gänge mit den grössten Radien zutrifft. grössert in Draufsicht dargestellt. Die zusätzlichen Ausfül-

Erwähnt werden muss noch, dass sich überschneidende lungen 38,38' sollen die Luftlenkung verbessern,

und gegeneinander achsial versetzte benachbarte Schrauben- In Fig. 28 ist einer der Ausfüllkörper als Rohr dargestellt flächen nicht unbedingt mit ihrem Umfang bis zu den Achsen und kann Bestandteil des Flüssigkeitszuführ- und Verteilsy-

oder den die Achsen umhüllenden Profilen der jeweils 2s stems sein, worauf nunmehr einzugehen ist:

benachbarten Schraubenfläche erstrecken müssen. Infolge Bei Anlagen zum Bewerkstelligen von Flüssigkeits-/Gas-der achsialen Versetzung berühren sich die Schraubenflächen Kontakt mittels Verrieselung wird bei hoher Luftgeschwin-auch nicht, so dass die Flächenschar in diesem Falle durch digkeit im allgemeinen über den Füllkörper das Flüssigkeitseine Hilfskonstruktion verbunden wird. verteilsystem angeordnet und darüber der Tropfenab-

Dazu können Stege, Klammern oder andere bekannte Ver- 30 scheider.

bindungselemente dienen. Sehr stabile Schraubenflächen Die erfindungsgemässen Mehrzweckelemente eignen sich können auch nur an beiden Enden gehalten werden. Auch die dazu, das Flüssigkeitsverteilsystem mit dem Tropfenab-

in Fig. 28 bis 32 gezeigten Ausfüllkörper können als eine scheider zu kombinieren, indem einige oder alle der Ausfüll-

solche Hilfskonstruktion dienen. körper oder einige oder alle Zentrumsrohre der Schrauben-

Wie Fig. 25 zeigt, kann die Schraubenflächenschnittlinie 35 flächen an die Flüssigkeitsverteilerrohre angeschlossen eine Gerade sein, die rechtwinklig oder spitz- oder stumpf- werden.

winklig zur Schraubenflächenachse steht. Fig. 33 und Fig. 34 zeigen solche Zentrumsrohre 40,41,

Fig. 27 stellt dar, dass die Schraubenflächen an ihrem und mit 42 ist der Anschluss an das Flüssigkeitsverteilsystem

Umfang Rinnen tragen können oder selbst rinnenförmig aus- angedeutet.

gebildet sind. 40 Fig. 34 zeigt ausserdem Ausfüllschraubenflächen 42 mit

Der Grund für diese Varianten in der Gestaltung der Spiralarmen, deren Schema in Fig. 35 angedeutet ist. Fig. 36

Schraubenflächen liegt in der vielfältigen Verwendungsmög- stellt eine Variante davon dar, bei der um ein Flüssigkeitszu-

lichkeit des Mehrzweckelementes: führungsrohr 43 eine Ausfüllschraubenfläche 44 angeordnet ist, die mit den Spiralarmen 45,45' in die Hauptflächen hin-

Die Rinnen werden vorzugsweise bei seinem Einsatz als 45 eingreift.

Tropfabscheider vorgesehen; die Neigung der Schraubenflä- In neuerer Zeit wird vermehrt gefordert, dass Kühltürme chenschnittlinie zur Schraubenflächenachse wird dagegen schwadenfrei arbeiten sollen. Soferne solche Türme mit rein eher bei der Füllkörperverwendung wichtig, wenn auf die Art konvektiver Wärmeübertragung arbeiten, sind sie reine Wär-

der in Kontakt tretenden Medien und ihre Geschwindig- meaustauscher, bei denen das kühlende und das zu kühlende keiten und dadurch ausgeübten Zentrifugalkräfte Bedacht zu 50 Medium durch Wände voneinander getrennt sind.

nehmen ist. Auch für solche Zwecke (also Konvektionswärmetauscher)

Speziell wenn ein erfindungsgemässes Mehrzweckelement können die erfindungsgemässen Scharen von Schraubenais Tropfabschneider verwendet wird und eine Anordnung flächen in Form von schraubenflächenbegrenzten Hohlbän-gewählt wird, bei der sich die Schraubenflächenscharen - in dem eingesetzt werden, wie dies beispielsweise die Fig. 38 der Draufsicht gesehen - nicht oder nicht vollständig über- ss und 39 für eingängige und die Fig. 40 und 43 für zweigängige decken, so ist es empfehlenswert, den freibleibenden Raum schraubenflächenbegrenzte Hohlbänder zeigen.

mit einem Ausfüllelement zu versehen, um zu vermeiden, Die derzeitige Entwicklung geht aber bevorzugt in Rich-

dass das Gas durch diese Kanäle entweicht, anstatt dem tung kombinierter Trocken-/Nass-Kühltürme. Dabei wird

Schraubenflächendrall ausgesetzt zu werden. angestrebt, im Trockenteil des Kühlturmes die Flüssigkeit in

Fig. 28 zeigt einen Tropfenabscheider mit mehreren 60 einem ersten Schritt teilweise abzukühlen und die dabei kon-

Varianten solcher Ausfüllkörper, die in den Fig. 29,30 und 31 vekt aufgewärmte trockene Luft mit dem aus dem Nassteil in perspektivischer Seitenansicht dargestellt sind. des Kühlturmes austretenden Feuchtluftstrom so weitgehend

Mit 30,30' ist ein massiver oder zumindest auf einer Stirn- zu mischen, dass auch in der kalten Jahreszeit ein schwaden-

seite verschlossener Ausfüllkörper bezeichnet; 31,31' stellt freies Arbeiten möglich ist. Es ist bzw. sind auch Anlagen einen schraubenflächenförmigen Ausfüllkörper dar. Seine 65 bekanntgeworden, bei denen ein Teil oder die Gesamtheit der

Fläche hat im Vergleich zu den Hauptflächen eine so enge zu kühlenden Flüssigkeit über einen Teil oder die Gesamtheit

Steigung, dass in ihm der Luftwiderstand grösser ist und der konvektiv arbeitenden Wärmetauschelemente zusätzlich somit seine Gänge dem Hauptzweck dienen, nämlich die verrieselt wird. Ferner wurde auch vorgeschlagen, je nach

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Kühlbedarf und Witterung die an sich als konvektiv arbeitend ausgebildeten Austauschelemente mehr oder weniger sowohl für konvektive Wärmeübertragung als auch als Austauschflächen für Verdunstungskühlung verwendbar zu halten.

Auch für diese Zwecke — also in Kombination oder wahlweise als Konvektionswärmeaustauscher oder Verdunstungskühler — eignen sich die erfindungsgemässen Schraubenflä-chenscharen bzw. Hohlbänderscharen, wobei diese ganz oder teilweise hohl gestaltet sind, wie dies beispielsweise die Fig. 37 bis 41 zeigen. Dabei kann beispielsweise

- die Flüssigkeit in den durch Schraubenflächen begrenzten Hohlbändern einer Schraubenflächenschar aufsteigend gefahren werden und von der obersten Ebene nach nebenan geleitet und über ein offenes Rieselwerk mittels Verdunstungskühlung weiter abgekühlt werden; bei dieser Art spart man Pumphöhe;

- die Flüssigkeit in einer oberen Etage in den durch Schraubenflächen begrenzten Hohlbändern nach oben steigen und über das Hohlbandäussere wieder herunterrinnen und sodann in einer unteren Etage über ein offenes Rieselwerk einer weiteren und endgültigen Verdunstungskühlung ausgesetzt werden;

- die Flüssigkeit in einer oberen Etage in den Hohlbändern nach oben steigen und in anderen Hohlbändern wieder nach unten fliessen und sodann im Winterbetrieb als bereits kühl genug aus dem Kühlturm genommen, jedoch im Sommer als noch kühlbedürftig über ein darunter liegendes offenes Rieselwerk mittels Verdunstungskühlung noch weiter abgekühlt werden. Dabei gelangt die sehr feuchte Luft aus der unteren Etage nach oben in die obere Etage, wo sie nicht nur infolge ihres feuchtigkeitsgehaltsbedingten besseren Wärmeaufnahmevermögens die Elemente der oberen Etage besser zu kühlen vermag, sondern dort auch so viel Zusatzwärme aufnimmt, um schwadenfrei aus dem Kühlturm abzuziehen.

In einer bevorzugten Ausführungsform des letzterwähnten Beispieles, wobei im gesamten Kühlturm oder in der Kühlturmetage, in der sich die von Schraubenflächen begrenzten Hohlbänder befinden, in einer Schar oder in einzelnen Hohlbändern die Flüssigkeit aufsteigt, und in einer anderen Hohlbändern oder in anderen Hohlräumen derselben Hohlbänder die Flüssigkeit absinkt, macht man sich das physikalische Prinzip des Saughebers zunutze.

Dazu einige Erläuterungen:

Das physikalische Prinzip des Saughebers ist bekannt. Bis nahe an die Vacuierungsgrenze (bei kaltem Wasser ca. 10 Meter) kann dabei mittels eines in eine offene Flüssigkeit eintauchenden Schlauches eine Flüssigkeit über eine Erhebung hinweg abgesaugt werden, sofern das Schlauchende (Ausflussstelle) tiefer liegt als der Flüssigkeitsspiegel und der Schlauch entlüftet ist und das Verhältnis zwischen Schlauchquerschnitt und Flüssigkeitsgeschwindigkeit das Eindringen von Luft am Schlauchausfluss verhindert. Wenn man nun die schraubenflächenbegrenzten Hohlbänder paarweise oder scharweise am oberen Ende miteinander verbindet — so wie es die Fig. 42 für ein Paar zeigt — wird der Gegendruck im aufsteigenden Teil durch den Sog im fallenden Teil kompensiert. Das heisst, dass die volle Pumpkraft nur so lange benötigt wird, bis die aufsteigenden Hohlbänder bis obenhin mit Flüssigkeit gefüllt sind und die Luft aus dem oberen Übergangsraum und aus den abfallenden Hohlbändern verdrängt ist.

Je nachdem, ob die Enden der abfallenden, schraubenflächenbegrenzten Hohlbänder tiefer oder höher als die Eintrittsöffnungen der aufsteigenden Hohlbänder liegen, ferner je nach der Grösse dieser Höhendifferenz und je nach erwünschter Durchflussmenge, muss sodann von den Pumpen keine Leistung oder nur noch die Differenzleistung erbracht werden. Bei der Auslegung dieser Höhendifferenz ist ferner zu beachten, dass die aufsteigende Flüssigkeit heisser (und somit spezifisch leichter) als die absinkende kühlere (und damit dichtere) Flüssigkeit ist. Bei genügender Abkühl-leistung und genügend grosser spezifischer Dichtedifferenz kann das Eintrittsende demnach sogar tiefer als das Austrittsende liegen.

In Fig. 42 ist je ein schraubenflächenbegrenztes Hohlband für den aufsteigenden und den fallenden Flüssigkeitsstrom gezeigt. Man kann aber auch die beiden entgegengerichteten Ströme innerhalb eines einzelnen Hohlbandes fliessen lassen, wenn solche Hohlbänder mehrgängig sind und die einzelnen Gänge durch Wände voneinander getrennt sind, wie dies die Fig. 43 als Ausschnitt eines zweigängigen, schraubenflächenbegrenzten Hohlbandes dieser Art zeigt, samt Andeutung des Überleitungsdeckels. Es ist aber auch möglich, die Flüssigkeit innerhalb ein und desselben Ganges aufsteigen und absinken zu lassen, wenn das schraubenflächenbegrenzte Hohlband in sich innere Trennwände besitzt. Dies ist in Fig. 44 für ein zweigängiges, in Fig. 45 für ein eingängiges Hohlband in Ausschnitten gezeigt, einmal mit radialer, einmal mit axialer Trennwand.

Die Wahl von schraubenflächenbegrenzten Hohlbändern, in denen voneinander durch keine oder durch kurze oder lange gemeinsame Wände getrennte aufsteigende und absinkende Flüssigkeitsströme fliessen, hängt davon ab, ob zwischen den beiden Flüssigkeitsströmen ein Wärmetausch erwünscht ist oder nicht.

Das Eindringen von Luft am Ausgang der aufsteigenden Hohlbänder wird im allgemeinen zweckmässigerweise durch genügend grosse Geschwindigkeit der Flüssigkeit verhindert.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Ausgang der für die absinkende Flüssigkeit bestimmten Hohlbänder (bzw. Gänge oder Gangteile) zu verringern.

Denkbar ist auch, die Kanalquerschnitte der für die absinkende Flüssigkeit bestimmten Hohlbänder (bzw. Gänge oder Gangteile) insgesamt oder in ihrem unteren Abschnitt enger zu halten als jene, die für die aufsteigende Flüssigkeit bestimmt sind.

Speziell bei Anwendungsfällen, wo hohe Mediengeschwindigkeiten auftreten, kann es nützlich sein, dem ausströmenden Medium den Drall nur allmählich zu verleihen und bzw. oder im beim Ausströmen aus der Schraubenflächenschar den Drall gänzlich oder teilweise wieder zu nehmen.

Fig. 46 zeigt eine solche Schraubenfläche, bei der die Steigung in der Mitte viel flacher als an den beiden Enden ist. Denkbar ist natürlich auch, die Steigung gegen eines oder beide Enden hin stetig steiler zu gestalten und schliesslich bis zu einer achsparallelen Steigung (= Drall null) zu gelangen, wie dies das in Fig. 47 dargestellte Schema andeutet.

Bisher wurde von den Schraubenflächen so gesprochen, als ob sie (herstellungstechnisch gesehen) die gesamte Dicke (Höhe) des Mehrzweckkörpers in einem Zuge durchdringen würden.

Nachstehend wird eine Möglichkeit besprochen, die Schraubenflächenscharen schichtenweise zu bilden:

Aus der Patentliteratur, beispielsweise der AT-PS 281 882 ist bekannt, Füllkörper für Kühltürme aus Zick-Zack-Bän-dern aufzubauen, wie solche in Fig. 48 dargestellt sind. Bei diesen Bändern liegt jeweils einem «Wellenberg» ein «Wellental» gegenüber. Durch das Zusammenfügen solcher «mit halber Phasenverschiebung gewellter» Zick-Zack-Bänder kommen Füllkörperplatten zustande, wie sie beispielsweise mit 60,61 bezeichnet in Fig. 49 dargestellt sind. Den bisher

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zugänglichen Informationen zufolge war lediglich die Anweisung zu entnehmen, solche Platten beim Aufbau von Füllkörperpaketen kreuzweise zu stapeln, wie das die Pfeile 62,63 andeuten. Ohne darauf zu achten, ob sich dabei eine Überdeckung oder Überschneidung der Bandränder aneinander anliegender Platten oder deren Öffnungen ergab. Da auch die Zick-Zack-Bänder in Richtung der Pfeile 62,63 verlaufen, war damit - von Platte zu Platte wechselnd - ein Kreuz- und Quer-Ausgleich der Medien möglich. Dies veranschaulicht der mit 64 bezeichnete Versuch, die Platte 61 in perspektivischem Aufriss darzustellen. Die Zick-Zack-Bänder laut Fig. 48 zeigen in Projektion eine «Sanduhrgestalt», wie dies 67 aus Fig. 49 deutlicht macht. Dadurch bleiben Kanäle 65 für den Medienausgleich offen. Die entsprechenden, quer dazu verlaufenden Kanäle der Platte 60 sind mit den Pfeilen 66 angedeutet.

Neu hingegen ist der nunmehr erstattete Vorschlag, Füllkörperplatten (bzw. auch Mehrzweckplatten gemäss der dargelegten Erfindung) so aufzubauen, dass die aus phasenverschobenen Zick-Zack-Bändem gemäss AT-PS 281 882 zusammengefügten Platten dergestalt kreuzweise gestapelt, vorzugsweise auch dabei verbunden werden, dass die Zick-Zack-Ränder jeder Platte, aus denen das Paket aufgebaut ist, annähernd deckungsgleich zu den zugewandten Zick-Zack-Rändern der anliegenden Platte(n) liegen.

Zur Erläuterung dieser Forderung wird auf Fig. 49 verwiesen. Die unteren Ränder der Zick-Zack-Bänder der Platte 60 sollen forderungsgemäss mit den oberen Rändern der Zick-Zack-Bänder der Platte 61 in annähernde Deckung gebracht werden.

Diese Forderung wird dadurch erfüllt, dass jede obere Öffnung der unteren Platte 61 mit jeder unteren Öffnung der oberen Platte 60 in Deckung gebracht wird. Dabei kommen beispielsweise auch die Ränder 68,68' und 69,69' in Überdeckung.

Fig. 50 zeigt eine Schichtung solcher Art von fünf Platten in Ansicht und Seitensicht. Dabei wechseln Kreuz- und Querschichten 70,70', 70", 71,71 ' jeweils miteinander ab.

Auf die besondere Gestalt der Schicht 70" wird im abschliessenden Abschnitt «Medieneintritt/Medienaustritt/ Drainage» noch zurückzukommen sein.

Fig. 51 ist ein perspektivischer Ausschnitt aus Fig. 50 und zeigt nur eine halbe Bandteilung pro Platte, nämlich die in beiden Fig. 50 und 51 mit 80,81,82,83,84,85 und 86 bezeichneten Stellen. Es wird aus Fig. 51 sehr deutlich, dass die Wand 82 die Wand 81 fortsetzt, die Wand 84 die Wand 83 usw. Ferner ist zu sehen, dass jede dieser Einzelwände eine Drehung von 90° ausführt, die die jeweils folgenden Wände in gleicher Drehrichtung fortsetzen, so dass beispielsweise von der Stelle 80 bis zur Stelle 85 bereits eine Drehung um 270° ausgeführt ist. Somit ist eine Schraubenfläche gegeben, die nur dadurch zustande kommen konnte, dass die phasenverschobenen gewellten Bänder jeweils in Kreuzungsrichtung angeordnet und an ihren Zick-Zack-Rändern zusammengefügt wurden. Die Kreuzungsrichtung der Bänder sind in Fig. 51 mit den Pfeilen angedeutet.

Dass dabei auch die erfindungsgemässe Hauptforderung erfüllte ist, nämlich, dass benachbarte Schraubenflächen entgegengesetzt gedreht sein müssen, kann aus Fig. 48 entnommen werden. Dort ist beispielsweise zu sehen, dass die Fläche 87, von Kante 89 nach Kante 90 gesehen, einen Rechtsdrall besitzt, die benachbarte Fläche 88 hingegen, von Kante 91 nach Kante 92 gesehen, einen Linksdrall.

In Fig. 49 ist mit 93 die Draufsicht auf ein Paar phasenverschoben gewellter Bänder gezeigt. Die dickgezeichneten Zick-Zack-Linien bezeichnen den oberen, die dünngezeichneten den unteren Rand der Bänder. Die schraffierten Felder zeigen die bei Draufsicht sichtbaren Flächen, die vom unteren zum oberen Rand der Bänder aufsteigen.

Einen Ausschnitt aus zwei solchen Paaren zeigt die Fig. 52, wobei das Paar 94 rechtwinklig zum Paar 95 steht. Die langen Pfeile deuten an, wie sich schliesslich beim kantendeckenden s Übereinanderlegen der Paare 94 und 95 das Gesamtbild 96 in Draufsicht ergibt.

Die kurzen Kreisbogenpfeile zeigen, wie sich ein Medium von unten nach oben durch diese Elemente schraubt. Es wird auch deutlich, dass sich beim Übereinanderlegen eine proji-xo zierte Flächendeckung ergibt, was mit der Vereinigung «A + B + C + D» in 96 deutlich wird, nämlich als eine Addition von«A + B» aus 94 mit «C + D» aus 95.

Überraschend ist, dass sich nunmehr mit einer Anordnung, wie sie im Vorstehenden zu den Fig. 48 bis 52 besprochen 15 wurde, eine gleiche Schraubenflächenstruktur ergibt, wie sie in der Erläuterung der beschnittenen und an den Schnittkanten miteinander verbundenen Schraubenflächen laut den Fig. 17 bis 22 geschildert wurde.

In Fig. 53 ist ein einzelnes Band (mit phasenverschobener 20 Wellung) in einer bevorzugten Ausführungsart für den Zusammenbau zu Tropfkörpern gezeigt. Die Höhe 97 dieses Bandes ist im Vergleich zu seiner Wellenteilung 98 relativ gering, was zu einer niedrigeren Schraubenflächensteigung führt als bei umgekehrtem Höhen-/Teilungsverhältnis, wie es 25 für Kühlturmfüllkörper bevorzugt wird.

Beim Band nach Fig. 53 wird durch die relativ niedrige Wellensteigung der durchströmenden Luft ein relativ hoher Drall erteilt, wodurch die in der Luft (oder anderem Gas) enthaltenen Tröpfchen in Richtung der Wellungs-Kanten ausge-30 schleudert werden, wo sie von den Ablaufrinnen 99,99', 99", 99'" aufgenommen werden können.

Es ist noch zu ergänzen, dass die Mehrzweckelemente, die nach dem Prinzip des Aufbaues von miteinander verbundenen Platten aus phasenverschoben gewellten Bändern 35 anstelle von Bändern aus Hohlprofilen hergestellt sind, ebenfalls als Wärmetauscher in irgenwelchen Systemen, aber auch in der bereits erwähnten Art als Wärmetauscher oder kombiniert als Wärmetauscher + Rieselwerk oder allein als Rieselwerk in Kühltürmen verwendet werden können.

4o Einige Beispiele zeigt die Fig. 54. Im Sinne des in Fig. 49 mit 64 bezeichneten Aufrisses ist in Fig. 54 ein Aufriss-Schnitt durch drei phasenverschoben gewellte Hohlbänder dargestellt, wobei mit 100 ein einkammeriges, mit 101 ein zwei-kammeriges und mit 102 ein vielkammeriges System darge-45 stellt ist.

Fig. 55 zeigt ein Schema, um die Hohlräume von gewellten Hohlbändern aus zwei einander anliegenden Platten miteinander zu verbinden. Das mag interessant sein, wenn man den Mediumsdurchtritt nicht nur in der Horizontalen, sondern so auch in der Vertikalen (bzw. bei Querstrombetrieb nicht nur in der Vertikalen, sondern auch in der Horizontalen) ermöglichen will.

Dazu folgendes Detail:

55 Mit 103 ist ein Ausschnitt aus einem Band der der oberen Platte zugehörigen Hohlbänderschar, mit 104 ein Ausschnitt aus einem Band der der unteren Platte zugehörigen Hohlbänderschar angedeutet. Über die aus beiden Stirnwänden der beiden Bänder ausgeschnittenen Öffnung 105 können die 60 Medienströme aus einer Plattenetage in die andere übertreten.

Sinngemäss ähnlich können auch Verbindungen der Bänder einer Platte unter sich hergestellt werden. Eine Möglichkeit dazu zeigt 106 aus Fig. 54.

65 Solche aus Hohlbändern zusammengefügten Platten können stirnseitig angespeist werden, wobei alle Hohlbandenden an die Anspeisleitung angeschlossen sind. Man kann aber auch nur ein (oder einige) Band (Bänder) anspeisen und

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das Medium über ein (oder einige) anderes (andere) Band (Bänder) wieder abfliessen lassen, wenn die Hohlbänder die eben erläuterten Übertrittsöffnungen besitzen oder anderweitig durchleitend miteinander verbunden sind.

Abschliessend muss auch noch das Thema der Drainage in Flüssigkeits-/Gas-Systemen besprochen werden:

Wie schon zum Stand der Technik erwähnt, besteht in Füllkörpern mit engen Kanälen die Gefahr, dass die Flüssigkeit aus dem unteren Kanalende infolge Adhäsions-/Kohäsions-wirkungen - verbunden mit der Gegendurchwirkung der entgegenströmenden Luft - schlecht oder stossweise ausrinnt.

Dieser Negativlage wirken die erfindungsgemässen Füllkörper dadurch entgegen, dass der von oben nach unten strömenden Flüssigkeit ein Drall verliehen wird, die das Auslaufen am unteren Füllkörperende begünstigt, insbesondere deshalb, weil die aus benachbarten Schraubenflächen auslaufende Flüssigkeit entgegengesetzte Drehrichtung besitzt, weshalb wiederum die Laminar-Ströme gleichgerichtet sind und ihr Ausrinnen gegenseitig fördern.

Dennoch kann auch bei den gegenständlichen Füllkörpern bzw. Mehrzweckelementen eine aus der Technik bekannte Drainagehilfe zusätzlich nützlich sein.

Dazu sei an den bekannten Sägezahnschnitt oder das ebenfalls bekannte unten Vorstehenlassen einzelner Bänder (siehe z.B. 70" aus Fig. 50) erinnert.

Bei erfindungsgemässen Körpern, insbesondere bei aus Scharen einzeln angefertigten und sodann miteinander verbundenen Schraubenflächen, ist es auch denkbar, einzelne dieser Schraubenflächen (beispielsweise jede zweite) unten etwas länger herausstehen zu lassen.

Ferner muss noch erwähnt werden, dass sich die erfindungsgemässen Schraubenflächen und Zick-Zack-Bänder bzw. Hohlschraubenflächen und Hohlbänder gut zum raumsparenden Transport an die Verwendungsstelle eignen. Sie lassen sich - wenn sie einzelerzeugt sind - gut ineinandersta-peln und werden erst am Montageort räumlich geordnet und sodann zum Mehrzweckelement verbunden. Dazu können ausser einer Direktverbindung (beispielsweise mittels Verklebung, Verschweissung) die in dieser Beschreibung bereits erwähnten Stege, Klammern oder andere bekannte Verbindungselemente benutzt werden.

Für Zick-Zack-Bänder bzw. Hohlbänder, wie solche in den Fig. 48 bis 55 dargestellt sind, hat sich die Verwendung beidseitig von den Stirnflächen her gekreuzt geschlitzter Stäbchen (Fig. 56 - 58) bewährt. Der nach unten gerichtete Stäbchen-Schlitz hält dort (im Sinne zweier mit der Spitze gegeneinander gerichteter V-Nuten) zwei untere Bänder an ihrer Zick-Zack-Berührungsstelle zusammen, der nach oben gerichtete Schlitz nimmt die Berührzone zweier oberer Bänder auf, die die unteren Bänder rechtwinklig kreuzen. Somit verbinden diese beidseits geschlitzten Stäbchen nicht nur jeweils zwei Bänder innerhalb einer Schicht, sondern verbinden auch die jeweilige untere mit der jeweiligen oberen Schicht und gewährleisten zusätzlich das Halten der Überdeckung der oberen Gitteröffnungen der jeweiligen unteren Schichten mit den unteren Gitteröffnungen der jeweiligen oberen Schichten.

Diese Stäbchen können an jeder der Berühr- und Kreuzungsstellen eingesetzt sein oder nur vereinzelt.

Um die Gitteröffnungen möglichst wenig zu verkleinern, können anstelle der Stäbchen auch dünnwandige Elemente verwendet werden, die Träger der oben beschriebenen versetzten Schlitze sind (Fig. 59-61).

Die Verbindung der Schichten samt Überdeckungs-

Gewährleistung der Öffnungen wird auch erzielt, wenn die Bänder an den Zick-Zack-Knickstellen eine über den Randbereich hinausragende schnabelartige Anformung (Fig. 62) tragen.

s Beim Verbinden (z.B. Verkleben, Verschweissen) einer Bänderschicht legen sich somit Schnabel-Armpaare an den Zick-Zack-Berührstellen von jeweils zwei Bändern unter Offenhaltung der Schnabelöffnung aneinander, so dass in der Hauptrichtung der Bänder eine Durchsicht durch die io Schnabelöffnungen verbleibt.

Beim kreuzweisen Übereinanderlegen solcher Bänderschichten greifen nun die nach oben ragenden Schnäbel der unteren Schichten in die nach unten ragenden Schnäbel der oberen Schichten ebenfalls kreuzweise ein (ähnlich dem In-15 einandergreifen der halbgeschlitzten Wellpappeplatten, die in einem Flaschenkarton als Trenngitter ineinandergeschoben sind).

Je nach Anwendungserfordernis (z.B. Reinigungserleichterung) werden die erwähnten Stäbchen bzw. dünnwandigen 20 Schlitzelemente nur einseitig verklebt (verschweisst etc.), bwz. die Schnäbel nicht verklebt (verschweisst etc.), so dass die Bänder- (Hohlbänder)-Schichten jederzeit wieder voneinander getrennt werden können, oder voll miteinander verbunden, so dass ein (ohne Zerstörung) untrennbares Mehr-25 schichtenpaket entsteht.

Dank der erfindungsgemässen Massnahme wird ein Mehrzweckelement geschaffen mit einer Vielzahl nebeneinander angeordneter Medienspiralen, deren Achsen beim Gleichstrom* oder Gegenstromverfahren in Richtung der Medien-30 ströme weisen. Beim Querstromverfahren wird ein Optimum zwischen der Geschwindigkeit, Menge und Masse der beiden in Austauschkontakt zu bringenden Medien und dem Winkel gefunden, den die Spiralachsen zur Vertikalen bzw. Horizontalen bilden. Infolge des abwechselnd gegensinnigen Dreh-35 sinnes sind alle Tangentialströme der Medien in den Berührungszonen der benachbarten Spiralen gleichgerichtet, d.h., dass sich die Teilströme eines jeden der Medien nahezu rei-bungsverlustfrei annähern und trennen. Die kreiselnde, spiralige Bewegung der Medienströme bewirkt ausserdem, dass 40 die Medien in den Füllkörpern erwünschterweise einen verlängerten Weg zurücklegen müssen, wobei aber die zusätzliche Forderung besteht, dass vom Füllkörperwiderstand her nur ein möglichst geringer Druckverlust bewirkt werden darf.

Dieser Forderung wird wiederum die kreiselnde, spiralige 45 Medienbewegung gerecht. Man denke modellhaft an das Entleeren einer Flasche: Wird sie einfach nur umgedreht, so ergibt sich im Halb ein Wechselspiel zwischen Flüssigkeitsaustritt und Lufteintritt, das sich in stossweisen Schüben der nach unten strömenden Flüssigkeit und der nach oben in die so Flasche gesaugten Luft äussert. Versetzt man jedoch die umgedrehte Flasche kurz in eine um ihre Achse gerichtete exzentrische Bewegung, so beginnt die Flüssigkeit in der Flasche zu kreiseln und gibt infolge zentrifugal bedingter Schwereunterschiede bis in den Flaschenhals hinein einen 55 Zentrumshohlraum frei, durch den die Luft kontinuierlich eingesaugt wird.

Ausgehend von dieser prinzipiellen Lösung lässt sich das Mehrzweckelement den Aufgabenstellungen der Austauschfüllkörper bzw. der Abscheider durch die Steigung und Gang-«o anzahl der Schraubenflächen bzw. der durch solche begrenzten Hohlbänder anpassen. Dabei ist auf die Menge, Masse und Geschwindigkeit der Medien Bedacht zu nehmen, um die gewünschte Ausgewogenheit zwischen Laminarströmung, Durchwirbelung und Zentrifugalkraftwirkung herzu-65 stellen.

B

11 Blatt Zeichnungen

Claims (18)

656212 PATENTANSPRÜCHE

1. Mehrzweckelement als Füllkörper für Anlagen zum Energie- und/oder Stoffaustausch oder Tropfenabscheiden für Kühltürme, für Tropfkörper in biologischen Abwasserreinigungsanlagen oder für chemische Kolonnen, für Wärmeaustauscher, Tropfenabscheider oder Flüssigkeitsver-teiler, dadurch gekennzeichnet, dass er aus nebeneinander angeordneten, meist parallele Achsen aufweisenden Schraubenflächen bzw. im wesentlichen durch solche Flächen begrenzten Hohlbändern besteht, wobei jeweils der Drehsinn benachbarter Schraubenflächen bzw. im wesentlichen durch solche Flächen begrenzter Hohlbänder gegenläufig ist.

2. Mehrzweckelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der einzelnen Schraubenflächen bzw. schraubenflächenbegrenzten Hohlbänder kleiner ist als deren Steigungshöhe.

3. Mehrzweckelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer Achse mehrere Schraubenflächen bzw. schraubenflächenbegrenzte Hohlbänder zugeordnet sind.

4. Mehrzweckelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einer Achse zugeordneten Schraubenflächen bzw. schraubenflächenbegrenzten Hohlbänder unterschiedliche Durchmesser aufweisen.

5. Mehrzweckelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenflächen bzw. die schraubenflächenbegrenzten Hohlbänder randseitig geradlinig beschnitten sind, so dass die achsparallele Projektion ein von geraden Seiten begrenztes Vieleck, beispielsweise ein Quadrat oder Sechseck zeigt.

6. Mehrzweckelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die seitlich einander benachbarten Schraubenflächen bzw. schraubenflächenbegrenzten Hohlbänder unterschiedlicher Durchmesser gegeneinander versetzt angeordnet sind und/oder sich teilweise überschneiden.

7. Mehrzweckelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem von seitlich benachbarten Schraubenflächen bzw. schraubenflächenbegrenzten Hohlbänder ausgesparten, zwickelartigen Bereichen Ausfüllkörper eingesetzt sind und vorzugsweise deren in Achsrichtung gesehene Umfangskontur der Kontur des ausgesparten zwickelartigen Bereiches entspricht.

8. Mehrzweckelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausfüllkörper als Schraubenflächen bzw. schraubenflächenbegrenzte Hohlbänder oder Teile derselben ausgebildet sind und vorzugsweise seine Steigung von der Steigung der ihn benachbarten Schraubenflächen abweicht.

9. Mehrzweckelement nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugenden der Schraubenfläche bzw. der schraubenflächenbegrenzten Hohlbänder deren Achse unter einem von 90 Grad abweichenden Winkel schneiden oder kreuzen.

10. Mehrzweckelement nach einem der Ansprüche 1 -6 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugenden der Schraubenflächen bzw. der schraubenflächenbegrenzten Hohlbänder mindestens abschnittweise, vorzugsweise randseitig, einen gebogenen Verlauf aufweisen, so dass die Schraubenfläche bzw. das schraubenflächenbegrenzte Hohlband als ganzes oder zumindest randseitig als Rinne ausgebildet ist.

11. Mehrzweckelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausfüllkörper einen Hohlquerschnitt aufweisen und gegebenenfalls an ein Flüssigkeitsverteilsystem angeschlossen sind.

12. Mehrzweckelement nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen der Schraubenflächen bzw. schraubenflächenbegrenzten Hohlbänder als Rohre ausgebildet sind und gegebenenfalls an ein Flüssigkeitsverteilsystem angeschlossen sind.

13. Mehrzweckelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die einen Hohlquerschnitt aufweisenden Ausfüllkörper aussenseitig Schraubenflächen oder zumindest Teile davon aufweisen.

14. Mehrzweckelement nach einem der Ansprüche 1-6 sowie 9,10 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einige der einer gemeinsamen Achse zugeordneten Schraubenflächen zur Bildung eines Hohlkörpers mindestens am äusseren Rand miteinander verbunden sind und gegebenenfalls die dadurch gebildeten spiralförmigen Hohlkörper insbesondere Hohlbänder an ein Flüssigkeits- oder Gasdurch-leitsystem angeschlossen sind.

15. Mehrzweckelement nach einem der Ansprüche 1 -6 oder 9,10,12,14, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Schraubenflächen bzw. schraubenflächenbegrenzten Hohlbänder über ihre Achse unterschiedliche Steigungen aufweisen.

16. Mehrzweckelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des schraubenförmig sich windenden Hohlkörpers, insbesondere Hohlbandes über seine Länge unterschiedliche Grösse und/oder Form aufweist und/oder in getrennte Kammerwindungen unterteilt ist.

17. Mehrzweckelement nach einem der Ansprüche 1 -6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenflächen gebildet sind durch übereinandergeschichtete, bandartige Streifen oder flache Hohlprofile, die ihrerseits sowohl in Querrichtung wie auch in Längsrichtung wellenförmig verformt sind und die in Achsrichtung der Schraubenfläche aufeinanderfolgenden Streifen rechtwinklig zueinander versetzt sind und die Randkanten der in Achsrichtung der Schraubenflächen einander benachbarten Streifen deckungsgleich liegen, vorzugsweise unmittelbar aneinanderstossend, wobei - wenn Hohlprofile verwendet werden, diese gegebenenfalls an ein Flüssigkeits- oder Gasdurchleitsystem angeschlossen sind.

18. Mehrzweckelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenflächen miteinander verbunden sind.