CN1134310A - 用于热质交换柱的流体分配器 - Google Patents

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Abstract

用于热质交换柱的流体分配器，其主要特点是具有密封性。它包括：含有大体上垂直边壁的倒U形成型部件(2)；基板，上面开有许多平行槽口；每一槽口均被一个成型部件遮盖，成型部件通过边壁以永久密封形式固定到基板上；基板为一块平板，每个成型部件(2)均被焊接固定于其相应槽口(9)的两个对边上；每个垂直壁的下端至少具有一个向部件(2)内侧弯曲的底脚(7)，底脚(7)与基板(1)的表面相平行，用于连接部件的基板。

Description

用于热质交换柱的流体分配器
本发明涉及一种用于热质交换柱的流体分配器。更具体地说是一种封装式的流体分配器，特别是这种类型的空气蒸馏柱，其包含一组相邻的、相互平行的成型部件，构成相互交错的气体腔和液体腔，每个成型部件由至少一个上面开有一排切孔的隆起壁构成。
在专利GB-A-2,046,623中给出了一种这一类型的分配器，其中，分配器被由整体部件构成的不规则封装所遮盖。通过采用能进一步减小压降的成型气液切孔以及冲压成形的每个可并置部件，分配器在气道方向和其它方向上均可保持良好的刚性。然而这种分配器存在一个缺陷：它没有包含一个可以建立单层液而液槽的周边导槽，而只有在这样的条件下，液体在下层封装上才会有规律性的分配。
在专利US-A-5,000,883中披露了一种用于整体封装的可拆分配器，它包括排放液体的多孔板组件，板的相互平行棱边向上弯曲。这些板压在一个与外壳固定的环形壁架上，并且具有一个开在各个板上的液面平衡导槽。板之间的梯形腔被倒U形气道遮盖，气道上部有用于气体流过的成型孔。然而这种分配器也存在一个缺陷：气道的长方形基板产生空区，引起液体沿着没有被气道遮盖的柱的周边流过，从而造成分配器上液体的不均匀分配。
在大直径的柱中，“交叉波纹”型封装不具有自支撑性。对每个柱截面而言，不仅要用来收集上层封装装落下的液体，把液体均匀分配到下层封装中，在没有产生过多压降的条件下实现对上升气体的合理分配；而且同时还要为上层封装在所有表面上提供支撑、为下层封装提供顶部支承。
US A-5,132,055专利中披露的一种分配器可以充分地实现这些功能，但制造成本很高。这种分配器包含一组相邻的、相互平行的成型部件构成相互交错的气体腔和液体腔。成形部件的截面通常为U形，具有大体垂直的边翼。每个边翼都有一个向外伸展的尾端，并与相邻的成型部件的翼尾相互连接。边翼倾斜向上向外延伸，形成半顶板，半顶板的顶端有一个笔直向上的垂直边缘。成型部件相互并列放置，因而他们的半顶板相互连接，相邻的半顶板的顶端边缘在整个长度上均互相紧密压接，并通过焊点或锁缝固定在一起。为了装配这类分配器，需要对一组型材进行弯曲加工，制做成成型部件，然后固定在一起。对每个型材需要再进一步按一定长度沿横向或斜向剪裁，使其每一端部能压接在由环形周边型材构成的刚性弓顶上(参见图2和图5，它的表示按照以前发明的分配器)。具有L形截面和弓顶包括一个较低的水平支架和一个外展的直立边缘，一个裙边固定在边缘上，起着密封作用。还须注意上部的紧固角钢问题。按照上述提及方法制造的这类分配器，尽管具有令人满意的流体分配特性，但制造难度大、成本高，正是表现在角钢部件的制造和钻孔以及角钢的厚度大于沟槽的厚度等方面。
按照权利要求的本发明，其目的就是克服上面提到的发明中的缺陷。
本发明的目的尤其是提供一种分配器，制造起来快又容易。
本发明的另一目的是提供一种分配器，它在安装后比先有技术中的分配器具有更扁平的形状。
为此，按照本发明的分配器是一种用于热质交换柱的流体分配器，更具体地说是一种封装式流体分配器，它包括：含有大体上垂直边壁的倒U形成型部件；基板，上而开有许多平行槽口；每一槽口均被一个成型部件遮盖，成型部件通过边壁以永久密封形式固定到基板上。
其它特征在于：
-成型部件固定于槽口的两个对边上；
-成型部件焊接到基板上；
-每个垂直边壁的下端至少具有一个向部件内侧弯曲的底脚，底脚与基板表面相平行，用于连接部件和基板。
本发明还涉及一个热质交换柱，它至少包含一个上述提到的本发明的分配器。
本发明还涉及用于热质交换柱的一种流体分配器的制造过程，它包括以下步骤：
-在圆板上切割平行槽口；
-切割板材并对其进行弯曲加工，以制造大量的成型部件；
-将成型部件永久固定于槽口上，以遮盖槽口。
下面参照附图对本发明的实施例加以说明。其中：
图1表示分配器部件组装前部分正面的横截面图；
图2表示前面所提及的先有技术中分配器的截面图；
图3表示分配器的部分平面图；
图4表示配有本发明分配器的空气蒸馏柱的部分纵向截面图；
图5与图4相似，但表示前面提及的先有技术中的相应结构；以及
图6表示配有本发明分配器的空气蒸流柱的部分轴向截面图。
如图1所示，分配器由两类基本部件构成：水平多孔基板1和一般为倒U形的成型部件2。其中U形部件包含两个相互平行的垂直边壁4，由顶板5联接。
两个垂直边壁的下端与底脚7相连，底脚7向部件内侧弯曲。每个成型部件均由金属薄板直接弯曲成形，不存在接头或焊缝。
水平多孔基板1是一种圆形薄板，上面开有槽口9。正如图3中所要看到的那样，这些槽口相互平行，几乎延展到基板1的边缘。采用数控方法，可以很容易在基板1上开切槽口，槽口为通常的圆柱状，成阶梯形分布，这种分布是由倒U形成型部件2的末端所决定的。
槽口9和成型部件2构成了分配器的气体腔，它的尺寸使底脚7可以焊接到槽口边缘上。结果，槽口9被成型部件遮盖。
应对基板1上的焊缝加以密封，但在初期的设计中并非须如此，基板上焊缝非常多，不过如果分配器由内向外组装，还是很容易对焊缝进行密封处理。
基板1和成型部件2均用不锈钢材料制造。大体上，成型部件2的厚度均大于先有技术中的相应值，其原因是：分配器的组装包括少的多的弯曲步骤，这对本发明的分配器会产生附加刚度。
图4中，装配好的分配器1通过柔性的周边成型部件25与空气蒸馏柱外壳23的内侧焊接在一起，并对焊缝加以密封。而分配器的基板1直接放置在成型部件25上。
如果基板没有固定在外壳23上，那么就不能保证在垂直于气道方向上形成有效的基板刚度，这是因为周边连接角钢只是把基板的处壳连接并密封起来，而且有相当好的柔性。由于固定在外壳上的支承角撑板27的作用，通过外壳23可以保证基板1的平展性。支承角撑板27沿气道方向布置在外壳23的圆周上。事实上，分配器在柱中定位之前，允许其有一定的柔性，因此可以大大简化周边的设计工作。
角钢25由L形截面的环形周边成型部件构成。
工作时，液体《分配器上面的容器表面流下，汇集在成型部件2之间的液体腔内，然后通过分布在水平基板上的规则孔阵15均匀分配到下面的容器里。
同时，上升的气体穿过气体腔，通过液面上方的槽口12超出。
因此，气体在柱的横截面上大体上也是均匀分配的，在通过分配器时没有过多的压降。由于切孔12开置在垂直边壁4上，且形状为椭圆，因此这些切孔不仅扩展了气体的总通过面积，而且不会阻碍分配器所有表面上的液体下落，也基本上不会减小边壁4的机械愦性。
除焊接外，也可以采用别的方法把成型部件组装到基板1上，但条件是这种方法必须是永久性的、密封的。
如图6所示，分配器通过角撑板27安装在外壳23上，其中，角撑板27顺着槽口9和成型部件2的轴取向，位于各槽口9的末端。
除了切孔口之外，在成型部件2的侧面且与顶板5相齐的位置上还开有三角形切孔31，气体通过这些切孔在成型部件12与外壳23之间进行分配。
位于切孔12下面的侧面中间切孔33不仅用来分配气体，而且还可用于液体的溢流，因此取代了已知分配器上的“漏斗”。
为了获得这些切孔31和33，必须采用密封方式将小板35固定在成型部件2的边壁上，同时将小板36密封固定在上述边壁和基板上。
可以看到，本发明的分配器的基板十分平坦，与发明US-A…5,000,883中的基板相比(其中槽口具有隆起边缘)，特别容易制造。

Claims (16)

1.用于热质交换柱的流体分配器，它包括：两边壁基本垂直的倒U形成型部件；上面开有许多相互平行槽口的基板；每个槽口都被一个成型部件遮盖；采用永久的、密封的方法将上述成型部件通过边壁固定于基板上。
2.按照权利要求1的一种分配器，其特征在于：基板是由一块平板构成。
3.按照权利要求1的一种分配器，其特征在于：成型部件固定在槽口的两个对边上。
4.按照权利要求1的一种分配器，其特征在于：成型部件焊接到基板上。
5.按照权利要求1的一种分配器，其特征在于：各边壁的下端具有至少一个向部件内侧弯曲的底脚，底脚与基板表面相平行，用于连接部件和基板。
6.按照权利要求1的一种分配器，其特征在于：还有小板，其固定于成型部件的侧壁上，构成侧面切孔。
7.按照权利要求6的一种分配器，其特征在于：至少有一个小板以密封形式固定于基板上。
8.按照权利要求6的一种分配器，其特征在于：每个部件上的切孔容许液体溢流。
9.热质交换柱，至少包含一个按照权利要求1的交换器。
10.热质交换柱，至少包含一个按照权利要求1的交换器，并直接连接到柱的环绕外壳上。
11.按照权利要求10的交换柱，其特征在于：采用周边成型部件把分配器连接到外壳上。
12.按照权利要求10的交换柱，包含许多个沿外壳圆周分布的角撑板，用于支承分配器基板。
13.按照权利要求12的交换柱，其特征在于：每个角撑板均顺着与其并置的槽口轴线方向取向。
14.用于热质交换柱的流体分配器的制造过程，包括以下步骤：
-在圆板上切割平行槽口；
-切割其他板材并进行弯曲加工，用于制造大量的成型部件。
-采用永久的、密封的方法将成型部件固定于槽口上，以遮盖槽口。
15.按照权利要求14的制造过程，其特征在于：至少有一个成型部件被焊接到圆板上。
16.低温蒸馏空气分离装置包含一个按照权利要求9的热质交换柱。
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