CN104741063B - 旋转填充床装置 - Google Patents
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Abstract
一种旋转填充床装置，包含：一外壳单元；一转轴；一填充床，设置在该外壳单元内，具有一上壁，且界定出一气体通道；一液封机构，包括一固接到该填充床的该上壁的第一部分，及一第二部分；一气体导管，与该气体通道流体连通，该第二部分从该气体导管朝该第一部分延伸，以界定出一密封缝隙；及一液体导管单元，具有至少一主要液体导管及至少一次要液体导管。该主要液体导管延伸进入该气体通道。该次要液体导管具有一设置在该密封缝隙附近的排出端。通过形成有该密封缝隙且具有该次要液体导管以供应该液体到该密封缝隙，可以消除背景技术的缺点。
Description
技术领域
本发明涉及一种旋转填充床装置，特别是涉及一种形成有一密封缝隙且具有至少一导管以供应一液体到密封缝隙的旋转填充床装置。
背景技术
美国专利第4400275号公开了一种现有的质传装置，其包括一圆柱形容器、一可旋转元件、一轴承、一气体排出管、一液体馈入管及一液体密封部分，可旋转元件设置在圆柱形容器中，轴承延伸进入圆柱形容器，且连接到可旋转元件，气体排出管延伸进入圆柱形容器，液体馈入管延伸进入气体排出管及可旋转元件中的一中心空间，液体密封部分形成在分别从可旋转元件及气体排出管延伸出的两个重叠板间。
在现有的质传装置运作前或运作期间，形成在两个重叠板间的液体密封部分可能会非预期地损坏或消失，这会导致运作时可能发生气体短流的情形，且若损坏或消失需费时修复液体密封部分。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以克服背景技术缺点的旋转填充床装置。
本发明旋转填充床装置包括一外壳单元、一转轴、一填充床、一液封机构、一气体导管及一液体导管单元。该转轴延伸进入该外壳单元。该填充床设置在该外壳单元内，且连接到该转轴，以能相对于该外壳单元与该转轴一起绕着该转轴的一旋转轴线进行旋转。该填充床具有一上壁，且界定出一延伸通过该上壁的气体通道。该液封机构设置在该外壳单元内，且包括一第一部分及一与该第一部分相间隔的第二部分。该第一部分从该填充床的该上壁延伸而出。该气体导管连接到该外壳单元，在该外壳单元内朝向该填充床进行延伸，与该气体通道流体连通，且适用于让一气体通过。该第二部分从该气体导管密封地沿径向朝该第一部分往外延伸，以在其间界定出一密封缝隙。该密封缝隙围绕该气体导管的一部分。该液体导管单元支撑在该外壳单元上，适用于让一液体通过，且具有至少一主要液体导管及至少一次要液体导管。该主要液体导管延伸进入该气体通道，以供应该液体进入该填充床。该次要液体导管在该外壳单元内延伸，且具有一排出端，该排出端设置在该密封缝隙附近，以朝该密封缝隙供应该液体，而在该密封缝隙中或该密封缝隙附近形成一液体密封部分。
本发明旋转填充床装置中，该第一部分与该填充床相配合以在其间界定出一围绕空间。该围绕空间与该气体通道流体连通。该第二部分设置在该围绕空间中，以致该围绕空间具有一在该第二部分上方的上部区域，及一在该第二部分下方的下部区域。该密封缝隙在该上部区域及该下部区域间延伸。该次要液体导管延伸至该下部区域或与该上部区域连接及连通，以供应该液体进入该密封缝隙附近。
本发明旋转填充床装置中，该主要液体导管延伸进入该气体导管且通过该气体导管的一末端。该次要液体导管从该主要液体导管分支出。该第二部分从该气体导管的该末端径向地朝该第一部分延伸。
本发明旋转填充床装置中，该主要液体导管具有一下部区段，该下部区段设置在该气体通道中，且形成有多个沿该下部区段为轴向分布的通孔。
本发明旋转填充床装置中，该第一部分具有一冠部及一边部，该冠部具有一大致上呈倒U形的剖面，该边部从该冠部的下端向外延伸，且密封地固接到该填充床的该上壁。该冠部形成有一上部中间孔，以供该气体导管延伸通过。
本发明旋转填充床装置中，该第二部分呈一环形板的形式，该环形板设置在该第一部分的该冠部中，且其外径大于该上部中间孔的直径及该气体通道的直径。
本发明旋转填充床装置中，该液体导管单元包含多个该主要液体导管，所述主要液体导管延伸进入该气体导管且通过该气体导管的一末端。每一主要液体导管具有一下排出端。所述主要液体导管的所述下排出端设置在该气体通道中，彼此有角度地放置，且相对于该填充床的底部具有不同高度。
本发明旋转填充床装置中，该气体导管形成有多个孔。每一主要液体导管经由所述孔的一相对应者密封地延伸进入该气体通道。
本发明旋转填充床装置中，该外壳单元包括一壳体及一环形的第一隔板，该第一隔板设置在该填充床上方及该壳体中，密封地固接到该壳体，且具有一中心开口。该气体导管密封地固接到该中心开口的外围，且具有一设置在该第一隔板上方的上段。所述孔形成在该气体导管的该上段。
本发明旋转填充床装置中，该外壳单元还包括一第二隔板，该第二隔板设置在该壳体中及该填充床下方，且密封地固接于该壳体。该第一隔板及该第二隔板与该壳体相配合以在其间界定出一第一腔室。该填充床设置在该第一腔室中。该第一隔板与该填充床相间隔，且与该填充床相配合以在其间界定出一容置空间。该液封机构设置在该容置空间中。
本发明旋转填充床装置，该旋转填充床装置还包含一第二填充床及一第三隔板，该第三隔板设置在该壳体中及该第二隔板下方，且密封地固接到该壳体。该第二隔板及该第三隔板与该壳体相配合以在其间界定出一第二腔室。该第二填充床设置在该第二腔室中，且连接到该转轴，以能相对于该外壳单元与该转轴一起绕该旋转轴线旋转。
本发明旋转填充床装置中，该第一部分与该填充床相配合以在其间界定出一围绕空间。该围绕空间与该气体通道流体连通。该第二部分设置在该围绕空间中，以致该围绕空间具有一在该第二部分上方的上部区域，及一在该第二部分下方的下部区域。该密封缝隙在该上部区域及该下部区域间延伸。该外壳单元具有一顶壁。该第一部分设置在该顶壁及该填充床间。该次要液体导管延伸进入该顶壁及该第一部分间的一上部间隙，以供应该液体通过该上部区域进入该密封缝隙附近。
本发明的有益效果在于：通过形成有该密封缝隙且具有该次要液体导管以供应该液体到该密封缝隙，可以消除背景技术的缺点。
附图说明
图1是本发明旋转填充床装置的第一实施例的一剖视图；
图2是第一实施例的一剖视图，说明一液体密封部分在一密封缝隙处及密封缝隙附近被建立的运作状态；
图3是第一实施例的一变形的一剖视图；
图4是本发明旋转填充床装置的第二实施例的一局部剖视图；
图5是本发明旋转填充床装置的第三实施例的一局部剖视图；
图6是第三实施例的一液体导管单元及一隔板所组合的一立体图；
图7是一包括第三实施例的质传系统的一示意图；
图8是本发明旋转填充床装置的第四实施例的一局部剖视图；
图9是本发明旋转填充床装置的第五实施例的一局部剖视图；
图10是第五实施例的一填充床的一上壁的一顶视示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
在本发明被详细描述前，应当注意在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。
图1与图2说明本发明旋转填充床装置200的第一实施例。旋转填充床装置200包括一外壳单元2、一延伸进入外壳单元2的转轴5、一填充床3、一液封机构8、一气体导管6及一液体导管单元7。
填充床3设置在外壳单元2内，且连接到转轴5，以能相对于外壳单元2与转轴5一起绕着转轴5的一旋转轴线A进行旋转。填充床3具有一上壁32及一下壁31，且界定出一延伸通过上壁32的气体通道342。
液封机构8设置在外壳单元2内，且包括一第一部分81及一与第一部分81相间隔的第二部分82。第一部分81设置在填充床3的上壁32上方，固接到填充床3的上壁32，且从填充床3的上壁32延伸而出。
气体导管6连接到外壳单元2，在外壳单元2内朝向填充床3进行延伸，与气体通道342流体连通，且适用于让一气体通过。第二部分82从气体导管6密封地沿径向朝第一部分81往外延伸，且与第一部分81部分重叠，以在其间界定出一密封缝隙80。密封缝隙80围绕气体导管6的一部分。
液体导管单元7支撑在外壳单元2上，适用于让一液体9通过，且具有至少一主要液体导管71及至少一次要液体导管74。主要液体导管71延伸进入气体通道342，以供应液体9进入填充床3。次要液体导管74在外壳单元2内延伸，且具有一排出端741，排出端741设置在密封缝隙80附近，以朝密封缝隙80供应液体9，而在密封缝隙80中或密封缝隙80附近形成一液体密封部分。
在本实施例中，第一部分81与填充床3相配合以在其间界定出一围绕空间810。围绕空间810设置在气体通道342上方，且与气体通道342流体连通。第二部分82设置在围绕空间810中，以致围绕空间810具有一在第二部分82上方的上部区域8101，及一在第二部分82下方的下部区域8102。密封缝隙80延伸于上部区域8101及下部区域8102间。次要液体导管74延伸至下部区域8102，以供应液体9进入密封缝隙80附近。
主要液体导管71延伸进入气体导管6及通过气体导管6的一末端610，且密封地固接到气体导管6的一孔60的外围。次要液体导管74从主要液体导管71分支出且延伸至下部区域8102，且与主要液体导管71流体连通。第二部分82从气体导管6的末端610径向地朝第一部分81延伸。主要液体导管71具有一下部区段710，下部区段710设置在气体通道342中，且形成有多个沿下部区段710为轴向分布的通孔711。或者，如图3所示，气体导管6形成有一上孔60及一下孔60，主要液体导管71延伸通过上孔60进入气体导管6，且次要液体导管74从主要液体导管71分支出且延伸至下孔60，以连接到上部区域8101且与上部区域8101流体连通。
第一部分81具有一大致上呈帽状且包括一冠部811及一边部812的结构，冠部811具有一大致上呈倒U形的剖面，边部812从冠部811的下端向外延伸，且密封地固接到填充床3的上壁32。冠部811形成有一上部中间孔816，以供气体导管6延伸通过。第二部分82呈一环形板的形式，环形板设置在第一部分81的冠部811中，且其外径大于上部中间孔816的直径及气体通道342的直径。
外壳单元2包括一壳体21、一气体入口22及一液体出口23。壳体21界定出一壳体空间214，且具有一顶壁213、一底壁211及多个侧壁212，所述侧壁212设置在顶壁213及底壁211间，且互连顶壁213及底壁211。第一部分81设置在顶壁213及填充床3间。气体入口22形成在所述侧壁212中的一者。液体出口23设置在底壁211。气体导管6延伸通过壳体21的顶壁213，且密封地固接到壳体21。
填充床3还具有一内围绕壁34、一外围绕壁33及一填充物4，填充物4填充在内围绕壁34及外围绕壁33间的一填充空间40中。内围绕壁34及外围绕壁33中的每一个形成有多个流孔341、331。内围绕壁34被外围绕壁33同轴围绕，且界定出气体通道342，内围绕壁34及外围绕壁33皆从上壁32沿轴向向下延伸。
在本实施例中，液体密封部分从围绕空间810的下部区域8102延伸到上部区域8101，且接触到液封机构8的第一部分81与第二部分82及填充床3的上壁32。
在运作中，填充床3与液封机构8的第一部分81一起被转轴5驱动，以相对于外壳单元2旋转，且液体9通过次要液体导管74朝密封缝隙80注入，以在密封缝隙80处及密封缝隙80附近形成液体密封部分。值得注意的是，在运作期间，液体9可以通过次要液体导管74朝密封缝隙80及密封缝隙80附近连续供应。当密封缝隙80及密封缝隙80附近的液体9满了(也就是达到液体9可以被容纳在密封缝隙80中及密封缝隙80附近的最大量)时，液体9从此处溢出，通过填充床3的内围绕壁34的一上开口端321且进入内围绕壁34的所述流孔341。在主要液体导管71中流动的液体9也被排出进入填充床3的内围绕壁34中的所述流孔341，以被离心力驱动而向外扩散通过填充床3的填充物4及外围绕壁33进入壳体空间214。然后进入壳体空间214的液体9会在壳体21的底部被收集，再通过液体出口23被排出。同时，气体从气体入口22引入壳体空间214，且流过填充床3的外围绕壁33中的所述流孔331及填充物4，以与填充空间40中的液体9进行接触。通过填充物4的气体接着流过气体通道342，且绕过被液体密封部分堵住的围绕空间810，以致气体只能流入且通过气体导管6。
图4说明本发明旋转填充床装置200的第二实施例。第二实施例与先前实施例不同处在于气体导管6上方形成有两个孔60，且主要液体导管71及次要液体导管74分别经由所述孔60密封地延伸进入气体通道342及围绕空间810的下部区域8102。或者，次要液体导管74可以经由另一孔密封地延伸进入上部区域8101(图未示)，以供应液体9进入密封缝隙80附近。
图5及图6说明本发明旋转填充床装置200的第三实施例。第三实施例包括三个填充床单元，每一填充床单元包括一填充床3、一液封机构8、一液体导管单元7及一气体导管6，这些元件3、8、7、6的结构及连接相似于第二实施例的相关元件。
在本实施例中，外壳单元2还包括一第一隔板24、一第二隔板25及一第三隔板26，所述隔板24～26设置在顶壁213及底壁211间，且密封地固接到壳体21。
第一隔板24、第二隔板25及壳体21共同在其间界定出一第一腔室201。第二隔板25、第三隔板26及壳体21共同在其间界定出一第二腔室202。第三隔板26及壳体21的底壁211共同在其间界定出一第三腔室203。壳体21的顶壁213及第一隔板24共同在其间界定出一顶腔室204。所述填充床3分别设置在第一腔室201、第二腔室202及第三腔室203中。转轴5延伸进入且通过壳体21来与所述填充床3连接，以驱动所述填充床3一起绕旋转轴线A旋转。
在本实施例中，每一填充床单元的液体导管单元7包括多个主要液体导管71，所述主要液体导管71延伸进入气体导管6，且通过气体导管6的末端610。每一主要液体导管71具有一下排出端715。所述主要液体导管71的所述下排出端715设置在气体通道342中，彼此有角度地放置，且相对于填充床3的底部具有不同高度，以致从所述主要液体导管71排出的液体可以被均匀分配进入每一填充床单元的填充床3。
每一填充床单元的气体导管6具有一下段62及一上段61，下段62延伸进入相对应液封机构8中的围绕空间810，上段61设置在第一隔板24、第二隔板25及第三隔板26中的一相对应者上方，且形成有多个孔60。每一填充床单元的液体导管单元7的所述主要液体导管71中的每一个经由所述孔60中的一相对应者密封地延伸进入每一填充床单元的填充床3中的气体通道342。第一隔板24、第二隔板25及第三隔板26中的每一个具有一中心开口240、250、260。所述填充床单元的所述气体导管6分别密封地固接到第一隔板24、第二隔板25及第三隔板26中的所述中心开口240、250、260的外围。
第一隔板24、第二隔板25及第三隔板26中的每一个与相对应的填充床3相间隔，且与相对应的填充床3相配合以在其间界定出一容置空间2013、2023、2033。每一填充床单元的液封机构8设置在相对应的填充床3及第一隔板24、第二隔板25与第三隔板26中的一相对应者间的容置空间2013、2023、2033中。
外壳单元2的液体出口23设置在底壁211。外壳单元2的气体入口22设置在液体出口23的上方，且与第三腔室203流体连通。外壳单元2还包括一气体出口27、一第一液体入口28、一第二液体入口28及一第三液体入口28，气体出口27及第一液体入口28设置在壳体21的顶壁213上，第二液体入口28及第三液体入口28设置在壳体21上，且分别设置在第二隔板25及第三隔板26上方及附近。
图7，连同图5及图6，说明一质传系统，其包括第三实施例的旋转填充床装置200、一供液容器300、一液体泵400、一集液容器500及一鼓风机600，供液容器300储存待处理的液体9，液体泵400以一预设流速将液体9从供液容器300输送进入壳体21中的顶腔室204，集液容器500收集通过旋转填充床装置200处理的液体9，鼓风机600以一预设流速将气体从一气体来源(图未示)吸取进入壳体21中的第三腔室203。
在旋转填充床装置200运作中，气体从一气体来源(图未示)引入，以流过气体入口22进入第三腔室203，然后通过第三腔室203中的填充床3、互连第三腔室203与第二腔室202的气体导管6、第二腔室202、第二腔室202中的填充床3、互连第二腔室202与第一腔室201的气体导管6、第一腔室201、第一腔室201中的填充床3、互连第一腔室201与顶腔室204的气体导管6，且接着从气体出口27排出。同时，液体9从供液容器300引入，以流过第一液体入口28进入顶腔室204，且还继续流过三个填充床单元进入液体出口23来排出。在流过每一填充床单元期间，液体9累积在第一隔板24、第二隔板25及第三隔板26中的每一个上，达到一足以溢出通过气体导管6的所述孔60进入所述主要液体导管71及次要液体导管74的程度，然后从所述主要液体导管71流入且通过第一腔室201、第二腔室202及第三腔室203的每一个中的填充床3，及从次要液体导管74流向每一填充床单元的液封机构8的密封缝隙80。在运作期间，气体及液体在所述填充床3中彼此接触，以进行两者间的质量传送。
图8说明本发明旋转填充床装置200的第四实施例。第四实施例与先前实施例不同处在于第四实施例的次要液体导管74延伸进入壳体21的顶壁213及第一部分81的冠部811间的一上部间隙2140，以供应液体9通过冠部811中的上部中间孔816及围绕空间810的上部区域8101进入密封缝隙80附近。
图9及图10说明本发明旋转填充床装置200的第五实施例。第五实施例与先前实施例主要不同处在于填充床3的上壁32的结构。内围绕壁34连接到上壁32，以致上壁32被分成一环形外部分324及一环形内部分325，环形外部分324从上壁32的外缘320延伸到内围绕壁34的内缘340，环形内部分325从环形外部分324延伸出，且被环形外部分324围绕住。内围绕壁34从环形外部分324轴向地且向下地延伸。环形内部分325界定出上开口端321，且形成有多个排泄孔323，所述排泄孔323设置在内围绕壁34附近，以让从密封缝隙80附近溢出的液体9通过所述排泄孔323且进入内围绕壁34中的所述流孔341。或者，所述排泄孔323可以形成在环形内部分325的远离内围绕壁34的位置。
通过在本发明的旋转填充床装置200的液体导管单元7中包括次要液体导管74，可以消除背景技术的缺点。
Claims (12)
1.一种旋转填充床装置，其特征在于：其包含：
一外壳单元；
一转轴，延伸进入该外壳单元；
一填充床，设置在该外壳单元内，且连接到该转轴，以能相对于该外壳单元与该转轴一起绕着该转轴的一旋转轴线进行旋转，该填充床具有一上壁，且界定出一延伸通过该上壁的气体通道；
一液封机构，设置在该外壳单元内，且包括一第一部分及一与该第一部分相间隔的第二部分，该第一部分从该填充床的该上壁延伸而出；
一气体导管，连接到该外壳单元，在该外壳单元内朝向该填充床进行延伸，与该气体通道流体连通，且适用于让一气体通过，该第二部分从该气体导管密封地沿径向朝该第一部分往外延伸，以在其间界定出一密封缝隙，该密封缝隙围绕该气体导管的一部分；及
一液体导管单元，支撑在该外壳单元上，适用于让一液体通过，且具有至少一主要液体导管及至少一次要液体导管，该主要液体导管延伸进入该气体通道，以供应该液体进入该填充床，该次要液体导管在该外壳单元内延伸，且具有一排出端，该排出端设置在该密封缝隙附近，以朝该密封缝隙供应该液体，而在该密封缝隙中或该密封缝隙附近形成一液体密封部分。
2.根据权利要求1所述的旋转填充床装置，其特征在于：该第一部分与该填充床相配合以在其间界定出一围绕空间，该围绕空间与该气体通道流体连通，该第二部分设置在该围绕空间中，以致该围绕空间具有一在该第二部分上方的上部区域，及一在该第二部分下方的下部区域，该密封缝隙在该上部区域及该下部区域间延伸，该次要液体导管延伸至该下部区域或与该上部区域连接及连通，以供应该液体进入该密封缝隙附近。
3.根据权利要求2所述的旋转填充床装置，其特征在于：该主要液体导管延伸进入该气体导管且通过该气体导管的一末端，该次要液体导管从该主要液体导管分支出，该第二部分从该气体导管的该末端径向地朝该第一部分延伸。
4.根据权利要求3所述的旋转填充床装置，其特征在于：该主要液体导管具有一下部区段，该下部区段设置在该气体通道中，且形成有多个沿该下部区段为轴向分布的通孔。
5.根据权利要求2所述的旋转填充床装置，其特征在于：该第一部分具有一冠部及一边部，该冠部具有一呈倒U形的剖面，该边部从该冠部的下端向外延伸，且密封地固接到该填充床的该上壁，该冠部形成有一上部中间孔，以供该气体导管延伸通过。
6.根据权利要求5所述的旋转填充床装置，其特征在于：该第二部分呈一环形板的形式，该环形板设置在该第一部分的该冠部中，且其外径大于该上部中间孔的直径及该气体通道的直径。
7.根据权利要求2所述的旋转填充床装置，其特征在于：该液体导管单元包含多个该主要液体导管，所述主要液体导管延伸进入该气体导管且通过该气体导管的一末端，每一主要液体导管具有一下排出端，所述主要液体导管的所述下排出端设置在该气体通道中，彼此有角度地放置，且相对于该填充床的底部具有不同高度。
8.根据权利要求7所述的旋转填充床装置，其特征在于：该气体导管形成有多个孔，每一主要液体导管经由所述孔的一相对应者密封地延伸进入该气体通道。
9.根据权利要求8所述的旋转填充床装置，其特征在于：该外壳单元包括一壳体及一环形的第一隔板，该第一隔板设置在该填充床上方及该壳体中，密封地固接到该壳体，且具有一中心开口，该气体导管密封地固接到该中心开口的外围，且具有一设置在该第一隔板上方的上段，所述孔形成在该气体导管的该上段。
10.根据权利要求9所述的旋转填充床装置，其特征在于：该外壳单元还包括一第二隔板，该第二隔板设置在该壳体中及该填充床下方，且密封地固接于该壳体，该第一隔板及该第二隔板与该壳体相配合以在其间界定出一第一腔室，该填充床设置在该第一腔室中，该第一隔板与该填充床相间隔，且与该填充床相配合以在其间界定出一容置空间，该液封机构设置在该容置空间中。
11.根据权利要求10所述的旋转填充床装置，其特征在于：该旋转填充床装置还包含一第二填充床及一第三隔板，该第三隔板设置在该壳体中及该第二隔板下方，且密封地固接到该壳体，该第二隔板及该第三隔板与该壳体相配合以在其间界定出一第二腔室，该第二填充床设置在该第二腔室中，且连接到该转轴，以能相对于该外壳单元与该转轴一起绕该旋转轴线旋转。
12.根据权利要求1所述的旋转填充床装置，其特征在于：该第一部分与该填充床相配合以在其间界定出一围绕空间，该围绕空间与该气体通道流体连通，该第二部分设置在该围绕空间中，以致该围绕空间具有一在该第二部分上方的上部区域，及一在该第二部分下方的下部区域，该密封缝隙在该上部区域及该下部区域间延伸，该外壳单元具有一顶壁，该第一部分设置在该顶壁及该填充床间，该次要液体导管延伸进入该顶壁及该第一部分间的一上部间隙，以供应该液体通过该上部区域进入该密封缝隙附近。
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