CN1579663A - 制造有序填料的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造成型薄板的方法和装置，其中薄板具有皱褶波纹，皱褶波纹相对于薄板的边缘倾斜延伸并具有一个基本恒定的倾斜角。借助于一个冲压式变形工具(6)使薄板的至少一个边缘区域变形，该变形工具交替地与该边缘区域接触并从该边缘区域离开。

Description

制造有序填料的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种制造成型薄板的方法，其中薄板具有皱褶波纹，皱褶波纹相对于薄板的边缘倾斜延伸并具有一个基本恒定的倾斜角，并且其中皱褶波纹形薄板的至少一个边缘区域发生变形。而且，本发明涉及一种制造有序填料的方法，其中皱褶波纹形薄板的至少一个边缘区域发生变形，并且已经以此方式变形的薄板的相重性(multiplicity)被设计成相互平行。另外，本发明涉及一种制造成型薄板的相应装置，其具有一个用于使薄板具有皱褶波纹的第一变形单元，以及一个用于使薄板的至少一个边缘区域变形的第二变形单元。

背景技术

有序填料常常被用于物料的分离柱和/或两种流体之间的热交换器。这种类型的填料具有多个垂直设置的金属填料薄板(metal packingsheet)，其中至少一部分具有从顶部向下倾斜延伸的皱褶波纹。在下文中，术语“皱褶波纹”应当理解为，被施加到金属填料薄板上并形成用于供应给填料的流体的液流通道的任何结构。这种类型的液流通道能够通过折叠、卷边、弯曲该金属薄板或者以其它一些方式使之成形而制造。单个的金属填料薄板被与填料相互邻接地设置，以这样一种方式，即相邻的金属填料薄板的倾斜延伸的液流通道相互交叉。

我们知道，通过改进所述金属填料薄板的下部边缘区域的流体排水结构，就能够使在这种类型的有序填料方面的生产量得到极大提高。

假如多种填料被相互位于其上地设置，则它们通常以这样的方式定位，为了使流体在所述柱中获得更加均匀的分布，它们的液流通道在每种情形下都彼此相对旋转90°。然而，这样带来的缺点是，在两种填料彼此位于其上并相互邻接的位置，用于气体流过填料的流阻就变得特别高，因为从下部填料向上流动的气体不得不将方向改变至新的折叠方向，以便进入上部填料的液流通道。

同时，在填料相互邻接的位置，液压横截面被较大地减小。由于正在向下流动的流体相互影响，在顶部填料的底部边缘，流体聚集堵塞，使液压横截面变窄。

有几种不同的公知方法用于缓解这些问题并提高有序填料的生产量。比如，在EP0707885A1中提出，为金属填料薄板的上部或下部边缘区域设置垂直通道。然后，在被相互位于其上设置的两种填料彼此邻近的位置，向上流动的气体不会必须改变它的流动方向，或者至少是仅仅以很小的程度必须这样做，从而大大地减小流阻。

EP1044787B1描述了一种用于制造这类填料的方法，其中在填料的边界处通道垂直延伸。一块平面带钢(sheet strip)被传送到一个成形单元并被打褶，所形成的边缘相对于带钢的边界具有一个恒定的倾斜角。在再一个成形单元中，在带钢的边界区域，借助于一对辊子通过塑性变形消除边缘，同时被弯曲边缘取代，该弯曲边缘的倾斜角度从带钢的中心区域向边界连续地增大。

然而，采用上述建议的方法，在一个变形步骤中仅仅可能使两个直接相邻的边缘发生变形。在变形期间所形成的一个边缘一旦与原始带钢的一个邻近边缘交叉，就需要另一个变形步骤。由于该边界区域需要多次变形，这就很难维持该生产线的初始循环速率。

US2002/0112811A1同样也描述了一种用于制造金属填料薄板的方法，所述薄板具有一种通道结构，其中在金属填料薄板的上部和下部边缘区域的通道垂直延伸，而在这些区域之间，它们相对于所述上部和下部填料边缘而倾斜延伸。在此方法中，通过两个锤在所述步骤中，一块平面的金属填料薄板被变形，所述锤以彼此相对振动的方式移动并且每个锤为金属填料薄板提供所需要的修正。

由于在此方法中，金属填料薄板是在它的整个宽度上同时变形的，在一次变形步骤中，在金属填料薄板上仅仅能够制造出少量的通道。否则，金属填料薄板将会遭受过度的变形。因而，为了在整个金属薄板上形成所述通道结构，就需要大量的变形步骤。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种方法，其允许皱褶波纹金属填料薄板具有变形的边缘区域，并且使得具有这类金属填料薄板的填料能够以与传统的没有变形的金属填料薄板或者传统的填料大致相同的速度被制造。而且，还提供一种用于实现此目的的装置。

根据本发明的目的是通过一种在序言中所描述的方法来实现的，其中，通过一种冲压式(ram-like)的变形工具使该边缘区域变形，该工具交替地与该边缘区域接触并从该边缘区域离开。

根据本发明，制造一种有序填料，通过一个冲压式的变形工具，皱褶波纹板的至少一个边缘区域被变形，该工具交替地与该边缘区域接触并从该边缘区域离开，并且将已经以此方式被变形的薄板的相重性设计成相互平行。在这点上，已经证实是有利的，首先根据本发明使薄板的该边缘区域变形，然后按照所需填料件的尺寸大小将该薄板分成单个的部件。

所述部件最好是当另一件薄板的边缘区域变形时同时移动。当冲压式工具正作用在该薄板的某一边缘区域时，与此同时，另一个部件被从该薄板上切断。实事是，边缘区域的变形发生在与薄板的一个部件被切除的同时，在任何情形下该薄板是需要的，与制造一种没有变形区域的薄板所需的时间相比，根据本发明制造所需的时间不大，或者仅仅是可以忽略的大。

一种适用于本发明的用于制造皱褶波纹薄板的装置，具有一个用于使该薄板具有皱褶波纹的第一变形单元，以及一个用于使该薄板的至少一个边缘区域变形的第二变形单元。根据本发明，所述第二变形单元被设计成一个冲压式变形工具，其交替地与该边缘区域接触并从该边缘区域离开。

术语“边缘区域”将被理解为所述薄板的一个带状部分，它平行于薄板的一个边缘延伸。该边缘区域的大小可以变化，但是最好是占据薄板的至多10％，比如最多5％。所述薄板的位于这两个边缘区域之间的区域，或者假如仅仅一个边缘区域将被变形，则在所述薄板的该边缘区域与相对边缘之间的区域被认为是主区域。

在下文中，术语“向上”和“向下”是指，在它已经被正确安装在比如一台质量传递柱内之后，流体流过填料的流动方向。因而，上部边缘区域沿着所述金属填料薄板的流体通过它进入由该金属板形成的所述液流通道的那个边缘延伸，而下部边缘区域则沿着该金属板的流体通过它再次离开该液流通道的那个边缘延伸。

本发明特别适用于制造一种结构化的金属板。为此，在下文中，所采用的术语“薄板”和“金属填料薄板”在某些情形下含义是相同的。然而，不要将这样的措词认为是代表对本发明的金属板结构的任何限制。根据本发明的方法同样适用于由其它材料比如塑料制成的薄板的变形。

根据本发明，一种成型薄板，尤其是一种用于有序填料的金属填料薄板，具有皱褶波纹，皱褶波纹相对于该薄板的边缘倾斜延伸并具有一个基本恒定的倾斜角。最好是，该皱褶波纹延续到薄板的边缘区域，也有可能仅仅是薄板的所述主区域设有皱褶波纹，并且在此方法步骤中所述边缘区域不被结构化。

所述皱褶波纹板的至少一个边缘区域是通过一个冲压式变形工具变形的。该变形工具被设计成一种锤子形式并向薄板的边缘区域施加所需的变形。该变形工具被压到薄板上，结果，由于机械力的作用，在此边缘区域内的薄板结构被改变，然后，该变形工具被再次提升离开薄板，并且变形工具与薄板在薄板平面内彼此相对移动，从而借助于变形工具，使薄板的再一部分能够被改变。

为了制造一种有序填料，具有根据本发明所制造的被改变的边缘区域的所述皱褶波纹板，被相互平行地设置并且通常被连接在一起。然后，所述单个的薄板或者金属填料薄板具有一个主区域，该主区域具有由所述皱褶波纹形成的液流通道，以及一个或两个边缘区域，在边缘区域内，薄板的结构偏离于主区域内的结构。

最好是，所述主区域内的皱褶波纹具有一个基本恒定的倾斜角，也是通过一种冲压式变形工具制造的。然而，作为冲压式变形工具的一种选择，与在序言中所述的如EP1044787B1中所描述的方法相类似，也有可能采用一个或者多个有槽轧辊，这些轧辊滚压在被用作原材料的薄板上，并且在此方法中，将存在于辊子上的轮廓传递到薄板的主区域上。

在用以使边缘区域改变的各种建议中，为了减小气体进入填料层的流阻，已经证实对倾斜角进行修改是特别有利的。最好是，所述边缘区域以这样一种方式变形，即在该边缘区域，皱褶波纹相对于限定出该边缘区域的薄板边缘的倾斜角要比变形前皱褶波纹的恒定倾斜角大。最好是，在该边缘区域皱褶波纹的倾斜角大于80°，特别优选的是接近90°。

正如序言中所述，通常是在精馏塔中的情形，即多个填料层被设置成相互位于其上，在此情形下，在两个填料层相互邻接的位置发生气体流阻增大。因而，从流体动力学的角度来讲，假如两个填料层的金属填料薄板的邻近边缘区域都是根据本发明而变形的，则是特别有利的。通过使所述边缘区域进行合适的变形，就有可能显著地减小对气体的阻力，此气体是指来自于由下部填料层上的皱褶波纹所形成通道的气体以及进入填料层的通道的气体。

另一方面，从制造技术的角度来讲，根据本发明，仅仅薄板的一个边缘区域被变形通常是更加有利的。已经发现，假如仅仅是一个，最好是两个填料层的相互邻接的两个边缘区域中的下部边缘区域被根据本发明变形，则也能够基本上获得流体动力学的优点。

有利的是，所述薄板在边缘区域变形之前设有一个穿孔和/或细缝花纹，以便提高由薄板制造填料的效率。

根据本发明，薄板或者金属填料薄板在两个步骤中被结构化。首先，在薄板的整个宽度上或者至少在薄板的主区域上施加皱褶波纹，使通道相对于薄板边缘倾斜延伸。在第二步骤中，借助于一个冲压式变形工具，使两个边缘区域中的至少一个边缘区域，即上部和/或下部边缘区域改变。

本发明利用了使用一个冲压式变形工具同时使薄板的较大部分变形的可能性。理论上，通过一个单一的冲压式冲压操作就能够使任何所需长度的边缘区域变形。实际上，最好是使用锤子，它能够使边缘区域在0.5m至1.5m之间的长度上变形。

在此方法中，通过薄板不是在它的整个宽度上、而是仅仅只在一个边缘区域内变形，就可以避免薄板以一种非故意的方式连续变形的危险。因而本发明允许所确定的薄板结构，尤其是所确定的薄板的至少一个边缘区域变形，具有一个高的循环率。

有利的是，薄板通过一个第一变形单元，其中薄板被形成有皱褶波纹，并且在其后立即根据本发明使边缘区域变形。制造速度没被降低，或者是，与制造没有被改变的边缘区域的填料相比，仅仅降低一个可以忽略的程度。

附图说明

下面将结合附图并基于本发明的一个示例性实施例，对本发明以及本发明的进一步细节进行更加详细的说明，其中：

附图1示出根据本发明的一种用于制造金属填料薄板的装置的平面图。

具体实施方式

附图示出一种用于制造金属填料薄板的装置。在它们已经被结构化之后，大量的这类金属填料薄板被设置成相互平行，以便制造一种有序填料。

所用的原始材料是一种多孔的铝板1。铝板1被从一个薄板卷上展开并被送到一个第一变形单元2。在该变形单元2中，铝板被形成有比如三角形的或者正弦曲线形的皱褶波纹。该金属板1可以通过一个冲压式变形工具或者通过一个滚压处理而形成皱褶波纹。

在前述过程的情形下，金属板1被协调地送到变形单元2，然后通过所述冲压式变形工具将皱褶波纹压印在金属板上，然后，金属板再被传送一段距离，以便使刚刚已被形成皱褶波纹的部分离开该变形单元，而还没有被形成皱褶波纹的部分进入变形单元。

离开该变形单元2的金属板3具有通道，所述通道相对于金属板的边缘4以一个基本恒定的角度，比如45°或60°倾斜延伸。所述皱褶波纹延伸在金属板3的整个宽度上，即，从金属板边缘4延伸到相对的金属板边缘5。

根据本发明，所述铝板1在两个步骤中变形。因而，在第一变形单元2的下游有一个变形工具6，该工具用于改变已经被形成皱褶波纹的金属板3的结构。为此，所述变形工具6沿着金属板边缘4在一个窄的边缘区域对所述带皱褶波纹的金属板3进行处理，该边缘区域达到金属板1，3总宽度的大约1至5％。

所述变形工具6被设计成一种锤子形式，它被压到金属板3上并改变金属板3的现有结构。变形工具6以这样的方式沿着边缘4改变所述边缘区域，即，所述具有比如约45°或60°的通道的倾斜角以一种在技术上可行的半径逐渐地合并成一个相对于所述金属板边缘4的约90°的角度。

一旦离开变形工具6，就形成一块被结构化的金属板7，在其宽度的大部分上具有一个相对于金属板边缘4的45°或60°的倾斜角，但是在沿边缘4的一个边缘带上已经以这样的方式被改变，即，通道的倾斜角逐渐地合并成一直角。

然后，借助于切断刀片8，部件9被从金属板7上切断，以致符合金属填料薄板的所需要的尺寸。最好是，在锤子6正被压到金属板3上的同时，切断一块部件9。这意味着，制造金属填料薄板的循环率没有受到根据本发明所附加改变的影响。因而，根据本发明，在两个步骤中已经被变形的一块金属填料薄板能够被与传统金属填料薄板一样快的速度制造，后者在仅一个单一变形步骤中已经被结构化。

还有可能的是，不仅仅是使沿边缘4的条带变形，而是沿金属板边缘4和5的两个边缘区域都变形。在此情形下，还可以在变形单元6的下游或者与之平行地连接另一个变形单元，以便在邻接薄板边缘5的边缘区域施加变形。此时，最好是所述变形单元6和该另一变形单元同时作用在薄板上，以便不降低制造的循环率。概括地说，假如不连续操作的所有装置尽可能同时地作用在薄板上-通常是作用在薄板的不同部件或者部分上，这是有利的。

为了制造一有序填料，多个部件9被相互平行地设置，可能除了所述边缘区域以外，使相邻金属填料薄板9的通道相互交叉。比如，这类填料被用于低温空气精馏装置的精馏塔中的物料和热交换器。

Claims (13)

1.一种制造成型薄板的方法，其中薄板具有皱褶波纹，皱褶波纹相对于薄板的边缘倾斜延伸并具有一个基本恒定的倾斜角，其中皱褶波纹薄板的至少一个边缘区域被变形，其特征在于：通过一个冲压式变形工具(6)使所述边缘区域变形，该变形工具交替地与该边缘区域接触并从该边缘区域离开。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：通过一个冲压式变形工具(2)使所述薄板(1)具有所述皱褶波纹(3)。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：通过一个或多个有槽轧辊使所述薄板(1)具有所述皱褶波纹(3)。

4.按照权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于：在所述边缘区域，皱褶波纹以这样一种方式变形，即它相对于限定该边缘区域的薄板边缘(4)的倾斜角大于在此变形前皱褶波纹(3)的恒定倾斜角。

5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于：在所述边缘区域皱褶波纹的倾斜角大于800，最好是约900。

6.按照权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于：所述薄板的两个相对边缘区域被变形。

7.按照权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于：仅仅所述薄板(3)的一个边缘区域被变形。

8.按照权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于：在所述边缘区域变形之前，所述薄板设有穿孔和/或细缝花纹。

9.按照权利要求1至8任一项所述的方法，其特征在于：在所述边缘区域变形之后，一个部件被从薄板上切断，可以在一个边缘区域变形的同时执行部件的这种切断操作。

10.一种制造有序填料的方法，其中皱褶波纹薄板的至少一个边缘区域被变形，并且已经以此方式变形的薄板的相重性被设计成相互平行，其特征在于：通过一个冲压式变形工具(6)使所述边缘区域变形，该变形工具交替地与该边缘区域接触并从该边缘区域离开。

11.按照权利要求10所述的方法，其特征在于：首先，所述薄板(3)的所述边缘区域被变形，然后部件(9)被从该薄板上切断，之后所述部件被设置成相互平行。

12.一种制造成型薄板的装置，其具有一个用于使薄板具有皱褶波纹的第一变形单元，以及一个用于使薄板的至少一个边缘区域变形的第二变形单元，其特征在于：所述第二变形单元(6)被设计成一个冲压式变形工具，该变形工具交替地与该边缘区域接触并从该边缘区域离开。

13.按照权利要求12所述的装置，其特征在于：为了使与已经利用所述第二变形单元变形的所述边缘区域相对的边缘区域变形，设有一个第三变形单元，其被设计成一个冲压式变形工具。

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