CN201108826Y

CN201108826Y - 一种带有加强筋和“t”型齿的规整陶瓷填料

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Publication number: CN201108826Y
Application number: CNU2007201264977U
Authority: CN
Inventors: 冷永财; 李洪发; 高莲; 杨振华
Original assignee: RUIMA CHEMICAL MACHINERY CO Ltd LANZHOU
Current assignee: RUIMA CHEMICAL MACHINERY CO Ltd LANZHOU
Priority date: 2007-11-09
Filing date: 2007-11-09
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2017-11-09

Abstract

本实用新型提供一种在环保设备行业及化学工业中用于传热传质及催化剂载体的陶瓷规整填料，为蜂窝型呈柱状，沿轴向方向有多层形状规则的通孔，其特征在于填料四周外侧有封闭的外壁面，填料内部沿轴向方向的多层平行隔断面，隔断面上下交错布有“T”型齿，在相临的隔断面之间形成迷宫式通孔；垂直隔断面有1～10个加强筋。它具有耐高温、耐腐蚀、高比表面积、高孔隙率和良好的可加工性，有很高的热效率和较小的压降，特别适用于高流速气体、高温炉气及低热值气体的传热过程，也用于催化剂的载体，广泛适用于冶金、石油化工、环保设备等行业的各种工业窑炉、蓄热式氧化器(RTO)，可使装置提高工作效率，降低投资成本和运行费用。

Description

一种带有加强筋和“T”型齿的规整陶瓷填料

技术领域

本实用新型产品属工业陶瓷范畴，具体应用于化工填料塔、蓄热式氧化器(RTO)，还可做化学工业中化学反应催化剂载体的一种具有高比表面及孔隙率的优质传热、传质陶瓷填料。

背景技术

现有国内陶瓷填料可分为普通散装陶瓷填料、蜂窝陶瓷和MLM(Multi-Layer Media)片状组合式规整陶瓷填料。蜂窝陶瓷具有较高的比表面积一般用于汽车尾气净化催化剂载体，也用于工业有机废气净化中，但其对材质要求较高，且热效率普遍较低，能耗较高。MLM规整填料因其比表面积大，孔隙率小，材质化学稳定性好，具有较强的耐腐蚀性能，作为传热材料，被广泛应用于国内外废气处理设备-蓄热式氧化器(RTO)。目前，MLM规整填料主要是由不同比表面积的带齿的薄片粘结而成。在生产过程中，由于齿片的壁厚较薄，因此对模具的制作要求、泥坯的烧结等带来了很高的要求，导致了组合式规整填料的成本很高，影响了产品的销售及应用。

实用新型内容

本实用新型涉及一种规整陶瓷填料，为蜂窝型呈柱状，沿轴向方向有多层形状规则的通孔，其特征在于填料四周外侧有封闭的外壁面，填料内部沿轴向方向的多层平行隔断面，隔断面上下交错布有“T”型齿，在相邻的隔断面之间形成迷宫式通孔；垂直隔断面有1～10个加强筋。

本实用新型填料内部沿轴向方向有多个平行隔断面，数量可以是多个或数十个，隔断面上下交错分布有具有一定厚度和高度的“T”型齿，相邻的隔断面与上下交错“T”型齿之间形成迷宫式或称“S”型孔道，这些齿数由产品比表面积和孔隙率的不同而各异。同时由于加工强度的需要在垂直隔断面需要有1～10个加强筋，间断了“S”型孔道，相邻的加强筋之间隔断面一面上的“T”型齿最好有1～15个。本实用新型的这种结构提高了产品的比表面及孔隙率，并且提高了热效率和降低压降。

本实用新型的规整陶瓷填料外观截面可呈正方形、矩形、多边形、圆形、椭圆形等。最好为长方体或正方体，本实用新型推荐产品的外观尺寸为截面50mm×50mm～300mm×300mm，高50mm～300mm，加强筋最好有2～8个。外壁面厚最好为0.5～3mm，齿厚最好为0.3mm～2mm，齿高最好为1mm～5mm，以加强筋之间每一个隔断面两面上的总齿数最好为3～29个。

隔断面与外壁面构成最外侧一层(或最外侧1～2层)，最好隔断面上的齿与外壁面相连，形成的通孔横截面为正方形或矩形；或者外侧再有一层隔断面上相邻的“T”型齿间隔贯通，形成“n”形孔道。这样做主要是由于“T”型齿并不完全接触到外壁，会使外壁悬空，外侧如果相连“T”型齿较多的话会使其外观产生巨大变形。因此在这种情形下最外侧一层(或几层)壁面上的齿与外壁面相连，形成的通孔横截面为正方形或矩形，或者进一步在次外层(或次外侧1～2层)相邻的“T”型齿间隔贯通，形成“n”形孔道，而使次外层孔道横截面为正方形(或矩形)和“n”形，加工生产则不会外观产生变形更具有实用性。如果在填料外观尺寸较小，内部相连“T”型齿不多的情况下，在最外层相邻的仅有一个“T”型齿，而使其孔横截面为正方形(或矩形)和“n”形，也可以保证不会外观产生变形。

本实用新型的规整陶瓷填料每组齿数越少、壁(齿)厚越薄则比表面积越小，孔隙率越大；在相同壁(齿)厚条件下每组齿数若量越多，则表面积越大，孔隙率越小。

本实用新型的规整陶瓷填料的材质一般为普通陶瓷材料或堇青石、莫来石等陶瓷材料。

本实用新型的规整陶瓷填料特别适用于整体式挤出工艺，并完全可以应用于工业领域中。该产品即可提高产品的比表面及孔隙率以达到提高热效率降低压降等方面的性能，又可提高产品的成品率，降低产品的成本。

本实用新型与现有技术中的规整填料相比具有以下特点：

1、理论与实际结合性较强。

现有规整工业陶瓷填料在设计流体阻力和传热性能上仅以雷诺系数(Re)为理论参考，而本实用新型进行结构创新，不仅考虑到了改善流体流动状态，并且将努谢尔系数(Nu)对传热性能及压降的影响应用到陶瓷填料的设计中。根据传热学原理，流体在填料直通道中流动，可视为充分发展的流层，Nu系数强烈地依赖于通道壁的热边界条件和通道的几何形状。当流道截面的“结点”由“+”变成“T”型时，Nu系数最大可增加20％，阻力降系数可降低15％。因此，不但增大了传热的比表面积，又可增大孔隙率，从而使传热效率变大，减小气体阻力。实验表明在相同外观尺寸下，本实用新型产品比一般蜂窝陶瓷热效率可提高5％以上，压降阻力减小10％左右；

2、结构合理。

本实用新型的规整陶瓷填料为改进的蜂窝型呈柱状，沿轴向方向有多层形状规则的通孔，在填料外侧有封闭的外壁面。由于数条加强筋贯通外壁面上，这使整个产品的强度得到了很大的提高。这一结构首先考虑到了产品挤制过程中外壁收缩应力因素，由于本实用产品外壁均具有相同的壁厚且闭合会使收缩应力分布均匀，会避免产品开裂。其次，隔断面与外壁面之间构成的外层、次外层采用闭合式(通孔横截面为正方形或矩形)或间隔闭合式结构(通孔横截面为正方形或矩形，“n”形)，会很大程度上减少竖直方向产品的变形。因此为了防止产品发生变形，不但增大了产品孔隙率，而且从理论角度提高了产品的传热性能，从而使产品性能大幅提高，比表面积和孔隙率等达到最大优化。

相反如果填料四周外侧没有封闭的外壁面，或者没有平行隔断面上的齿与外壁面连通，只有加强筋呈部分连通结构，虽然在使用填料时，填料之间边缘相互连接，并不影响装填效果，但该产品结构在加工和储运上却存在巨大缺陷：①由于没有外壁支撑，在加工生产时陶坯会发生外壁收缩应力不均匀的情况，从而使坯体发生开裂导致坯体挤制失败，其次由于加强筋呈部分连通结构，这会使坯体的挤制存在很大难度，即便是坯体挤制出来也会因为泥坯在烘干和烧结过程中由于水平方向和竖直方向的收缩应力不等而发生变形和开裂。②由于填料外侧直接分布有若干小齿，这必将导致小齿在储运过程中难以承受外应力而脱落，从而使整个水平轴向发生外力作用而开裂。

3、产品成品率提高。

由于改成整体式挤出成型，使生产工艺相对简单，模具加工方便，费用低廉，促使产品成本大幅降低；

4、产品使用范围广泛。

相比于规整填料中其它蜂窝陶瓷，本实用新型的规整陶瓷填料在相同条件下具有更大比表面积和孔隙率，因此在传热方面提高热效率，减小空气阻力，得到很好的使用效果。

附图说明

图1是应用本实用新型的一种规整陶瓷填料立体示意图。

图2是图1所示规整陶瓷填料截面示意图。

其中：1——为最外层正方形通孔；2——为贯通的加强筋；3——为次外层“n”形通孔；4——为“T”型齿。

图3为应用本实用新型的另一种规整陶瓷填料立体示意图。

图4为应用本实用新型的另一种规整陶瓷填料截面局部放大示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本实用新型产品进行说明。实例并不完全包括本实用新型所有的实施方式。

如图1所示，是应用本实用新型的一种比表面积为600m²/m³的规整陶瓷填料立体示意图。从该图截面可以看到，为了减小产品坯体的变形，截面竖直方向由4条贯通的加强筋连接，坯体水平方向最外侧“T”型齿贯通形成数十个闭合的正方形结构孔道，在次外层相邻的“T”型齿间隔贯通，形成“n”形孔道，但中间层各部位齿均呈“T”形排列，形成“S”形或称“迷宫”形孔道；这个结构不但保证了产品整体的强度而且又使其物化性能得到了最大的优化。

如图2是上述规整陶瓷填料截面示意图。其外壁厚1.0mm，齿高2.5mm，齿厚0.7mm，孔隙率为77％经过实验测得其热效率达到97％以上，而空气阻力小于100Pa/m。

图3为应用本实用新型的一种比表面积为1330m²/m³的规整陶瓷填料立体示意图。考虑到由于坯体截面两端“T”型齿比较密集，故支撑力较大，所以最外侧采用T”型齿间隔贯通，通孔横截面为正方形或矩形，“n”形这样既可保证产品坯体减小变形又可使产品孔隙率达到最大化。

图4为应用本实用新型的比表面积为1330m²/m³，孔隙率66％的规整陶瓷填料截面局部放大图。其外壁厚0.8mm，齿高2.3mm，齿厚0.6mm，经过测试该产品热效率可达98％以上，空气阻力压降小于150Pa/m。

Claims

1、一种规整陶瓷填料，为蜂窝型呈柱状，沿轴向方向有多层形状规则的通孔，其特征在于填料四周外侧有封闭的外壁面，填料内部沿轴向方向的多层平行隔断面，隔断面上下交错布有“T”型齿，在相临的隔断面之间形成迷宫式通孔；垂直隔断面有1～10个加强筋。

2、根据权利要求1所述的规整陶瓷填料，其结构特征在于：相临的加强筋之间隔断面一面上的“T”型齿有1～15个。

3、根据权利要求1所述的规整陶瓷填料，其特征在于外壁面厚为0.5～3mm，齿厚为0.3mm～2mm，齿高为1mm～5mm。

4、根据权利要求1～3之一所述的规整陶瓷填料，其特征在于隔断面与外壁面构成最外侧一层或最外侧1～2层，壁面上的齿与外壁面相连，形成的通孔横截面为正方形或矩形。

5、根据权利要求1～3之一所述的规整陶瓷填料，其特征在于靠近外壁面的隔断面相邻的“T”型齿间隔贯通，形成“n”形孔道，最外侧一层或最外侧1～2层形成的通孔横截面为正方形和“n”形。

6、根据权利要求1～3之一所述的规整陶瓷填料，其特征在于靠近外壁面的隔断面相邻的“T”型齿间隔贯通，形成“n”形孔道，最外侧一层或最外侧1～2层形成的通孔横截面为矩形和“n”形。

7、根据权利要求1～3之一所述的规整陶瓷填料，其特征在于隔断面与外壁面之间构成的次外层或次外侧1～2层形成的通孔横截面为矩形和“n”形。

8、根据权利要求1～3之一所述的规整陶瓷填料，其特征在于隔断面与外壁面之间构成的次外层或次外侧1～2层形成的通孔横截面为正方形和“n”形。

9、根据权利要求2所述的规整陶瓷填料，其特征在于相邻的加强筋之间隔断面一面上的“T”型齿有1～9个。

10、根据权利要求1所述的规整陶瓷填料，其特征在于陶瓷规整填料外观截面呈正方形、矩形、多边形、圆形或椭圆形。