CH676434A5

CH676434A5 - Corrugations in sheet filling elements for fluid contact - columns are bonded at numerous meeting points to resist displacement

Info

Publication number: CH676434A5
Application number: CH341888A
Authority: CH
Inventors: Raymond C Pluess
Original assignee: Sulzer Ag
Priority date: 1988-09-14
Filing date: 1988-09-14
Publication date: 1991-01-31

Description

Die Erfindung betrifft ein Einbauelement für Vorrichtungen gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Einbauelemente, die beispielsweise in Stoff- und/oder Wärmeaustauschkolonnen, Dispersions-, Extraktions- und Absorptionsvorrichtungen und dergl. eingesetzt werden, sind z.B. in der CH-PS 398 503 dargestellt und beschrieben.

Einbauelemente dieser Art können als lose Lamellen in eine Kolonne oder in einen entsprechenden Apparat eingebaut werden.

Bei kleineren Kolonnen- bzw. Apparatdurchmessern ist es üblich, die losen Lamellen zusammenzulegen und das Einbauelement mit Metall- oder Plastikbändern, die um den Umfang des Einbauelementes angebracht werden, zusammenzuhalten.

Bei grossen Durchmessern, z.B. in der Grössenordnung von mehreren Metern, ist es üblich, das Einbauelement in Segmente zu unterteilen und die einzelnen Segmente z.B. durch Stifte bzw. Bolzen, die z.B. an ihren Enden ein Gewinde aufweisen, mittels Schraubverbindungen zusammenzuhalten.

Die Einbauelemente werden zum Teil erheblichen mechanischen Belastungen ausgesetzt, wobei je nach Einsatzweise diese Belastungen parallel zur Richtung der Lamellen oder auch senkrecht dazu einwirken können. Die Belastungen entstehen z.B. durch das Eigengewicht bei hohen Betthöhen von Einbauelementen, an den Lamellen anhaftende Flüssigkeit bei hohen Flüssigkeitsbelastungen, Reibungsdruckverluste der kontinuierlichen Phase und dergleichen.

Weiterhin werden die Einbauelemente beim Transport und vor allem bei der Montage erheblich beansprucht, da es hierfür oft erforderlich ist, dass die Monteure auf den Einbauelementen stehen müssen.

Aus diesem Grund müssen die Lamellen aus festem Material, bzw. aus relativ dicken Folien, z.B. aus Metall, gefertigt werden. Abgesehen davon, dass grosse Materialstärken mit grösseren Materialkosten verbunden sind, sind weitere erhebliche Nachteile zu verzeichnen.

Durch die grössere Materialstärke wird auch das Eigengewicht der Einbauelemente erhöht, was wiederum zu höheren mechanischen Belastungen führt. Aus diesem Grunde ist die Höhe eines Einbauelementes beschränkt, so dass die Kolonne in mehrere "Betten" aufgeteilt werden muss. Für jedes "Bett" müssen zusätzliche Einbauten für das Sammeln und Wiederverteilen der einzelnen Phasen und Tragkonstruktionen vorgesehen werden. Dieses ist konstruktiv aufwendig und beansprucht erheblichen Raum, so dass die Vorrichtung, z.B. eine Kolonne, nur schlecht ausgenützt werden kann.

Zusätzlich verringern grössere Materialstärken (Dicke der Folien) den für die Strömung der Phasen freien Querschnitt und verkleinern somit den Durchsatz (Kapazität) und erhöhen den Druckverlust, was weitere verfahrenstechnische und wirtschaftliche Nachteile mit sich bringt. Z.B. wird der Energiebedarf bezüglich der Gebläseleistung bei Absorptions- und Gaswaschanlagen grösser. Bei Rektifikationsverfahren z.B. sind mit erhöhten Drücken höhere Temperaturen verbunden, was sich in den meisten Fällen durch eine schwierigere Trennung eines Stoffgemisches infolge abnehmender relativer Flüchtigkeit auswirkt. Ausserdem wird die Zersetzungsgefahr bei temperaturempfindlichen Stoffen erhöht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Steifigkeit derartiger Einbauelemente zu erhöhen, um eine bessere mechanische Festigkeit zu erzielen bei kleineren Materialstärken, minimalem Gewicht und ohne die Strömung der Phasen zu beeinträchtigen.

Es ist zwar bekannt, die einzelnen Lamellen von Einbauelementen durch Anbringen von Versteifungsrippen, Rillen oder ähnlichen Massnahmen zu erhöhen. Diese Massnahmen haben jedoch den Nachteil, dass solche Versteifungselemente in die für die Strömung vorgesehenen Kanäle vorspringen und so den möglichen Durchsatz vermindern und den Druckverlust erhöhen mit allen vorstehend beschriebenen Konsequenzen.

Ausserdem gestaltet sich das Anbringen solcher Versteifungsrippen meistens schwierig, da man solche Lamellen nicht mehr nur einfach falten kann, sondern dass sie mittels spezieller Prägewerkzeuge tiefgezogen, bei Kunststoffen allenfalls vakuumverformt werden müssen. Hierdurch ist man mit der Wahl der Materialien auf duktile, plastisch oder thermisch verformbare Materialien eingeschränkt, welche dem Wunsch nach möglichst harten steifen Materialien meistens zuwiderläuft.

Die vorstehend beschriebene Aufgabe der Erfindung wird mit Hilfe der im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. In den Ansprüchen 2 bis 5 sind vorteilhafte Ausführungsformen für die Ausbildung der Verbindung von benachbarten Berührungsstellen der Lamellen angegeben.

Vorteilhafte Anwendungsgebiete der Erfindung werden in den Ansprüchen 6 bis 10 beschrieben.

Der Erfindung liegt folgende Erkenntnis zugrunde: Durch die erfindungsgemässen Verbindungen an einer Vielzahl von Berührungsstellen benachbarter Lamellen wird eine erhebliche gegenseitige Versteifung der einzelnen Lamellen erreicht, so dass im Falle einer Belastung in Richtung parallel zu den Lamellen, die mechanische Festigkeit des Einbauelementes wesentlich höher ist als aus der Summe der Belastbarkeit der einzelnen Lamellen erwartet würde.

Vor allem auch im Falle einer Belastung quer zu den Lamellen ist bei konventioneller Bauweise die Belastbarkeit des Füllkörpers sehr beschränkt, da die Festigkeit durch die der Einzellamelle bestimmt wird. Bei einer solchen Belastung wird eine gefaltete Lamelle sehr leicht flachgedrückt.

Aufgrund der erfindungsgemässen Verbindungen werden bei einer Belastung die Kraftlinien von Faltung zu Faltung und damit von Lamelle zu Lamelle fachwerkartig übertragen, so dass auch in diesem Falle die Belastbarkeit der erfindungsgemäss ausgeführten Einbauelemente um ein Vielfaches gegenüber den bekannten Ausführungsformen gesteigert wird.

Die Erfindung ermöglicht es, dass sehr dünne Folien eingesetzt werden können von minimalem Eigengewicht, Leervolumenanteil und Druckverlust für die strömenden Phasen.

Claims

1. Einbauelement für Vorrichtungen, in welchen mindestens zwei nicht mischbare Phasen, insbesondere im Gegenstrom, miteinander in Kontakt gebracht werden, wobei das Einbauelement aus einander berührenden Lamellen besteht, von welchen mindestens eine von zwei sich berührenden Lamellen gefaltet ist, und sich die Faltungen von aufeinanderfolgenden Lamellen kreuzen, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils benachbarte Lamellen an einer Mehrzahl ihrer Berührungsstellen fest miteinander verbunden sind, so dass bei mechanischer Belastung ein gegenseitiges Verschieben der Lamellen an deren Berührungspunkte verhindert wird.

2. Einbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die festen Verbindungen als Schweissverbindungen ausgeführt sind.

3. Einbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die festen Verbindungen als Lötverbindungen ausgeführt sind.

4.

Einbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die festen Verbindungen als Klebverbindungen ausgeführt sind.

5. Einbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Berührungsstellen formschlüssig miteinander verbunden sind.

6. Stoff- oder Wärmeaustauschkolonne mit einem Einbauelement nach Anspruch 1.

7. Dispersionsvorrichtung, in welcher eine gasförmige Phase in einer flüssigen Phase bzw. umgekehrt dispergiert wird mit einem Einbauelement nach Anspruch 1.

8. Extraktionskolonne mit einem Einbauelement nach Anspruch 1.

9. Absorptionskolonne mit einem Einbauelement nach Anspruch 1.

10. Vorrichtung zur Herstellung einer Emulsion oder zur Koaleszenz einer Emulsion mit einem Einbauelement nach Anspruch 1. 1. Einbauelement für Vorrichtungen, in welchen mindestens zwei nicht mischbare Phasen, insbesondere im Gegenstrom, miteinander in Kontakt gebracht werden, wobei das Einbauelement aus einander berührenden Lamellen besteht, von welchen mindestens eine von zwei sich berührenden Lamellen gefaltet ist, und sich die Faltungen von aufeinanderfolgenden Lamellen kreuzen, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils benachbarte Lamellen an einer Mehrzahl ihrer Berührungsstellen fest miteinander verbunden sind, so dass bei mechanischer Belastung ein gegenseitiges Verschieben der Lamellen an deren Berührungspunkte verhindert wird. 2. Einbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die festen Verbindungen als Schweissverbindungen ausgeführt sind. 3. Einbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die festen Verbindungen als Lötverbindungen ausgeführt sind. 4.

Einbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die festen Verbindungen als Klebverbindungen ausgeführt sind. 5. Einbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Berührungsstellen formschlüssig miteinander verbunden sind. 6. Stoff- oder Wärmeaustauschkolonne mit einem Einbauelement nach Anspruch 1. 7. Dispersionsvorrichtung, in welcher eine gasförmige Phase in einer flüssigen Phase bzw. umgekehrt dispergiert wird mit einem Einbauelement nach Anspruch 1. 8. Extraktionskolonne mit einem Einbauelement nach Anspruch 1. 9. Absorptionskolonne mit einem Einbauelement nach Anspruch 1. 10. Vorrichtung zur Herstellung einer Emulsion oder zur Koaleszenz einer Emulsion mit einem Einbauelement nach Anspruch 1.