DE19537690C2

DE19537690C2 - Einbauelement für Stoff- oder Wärmeaustauschkolonnen

Info

Publication number: DE19537690C2
Application number: DE1995137690
Authority: DE
Inventors: Michael Schultes
Original assignee: Raschig GmbH
Current assignee: Raschig GmbH
Priority date: 1995-10-10
Filing date: 1995-10-10
Publication date: 2000-06-15
Anticipated expiration: 2015-10-11
Also published as: DE19537690A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Einbauelement, insbesondere für Stoff- und/oder Wär meaustauschkolonnen, die von einer Gas- und/oder Flüssigkeitsströmung durch setzt werden, wobei das Einbauelement eine Mehrzahl von Austauschflächen aufweist und die Austauschflächen des Einbauelements im wesentlichen durch die Oberflächen von halbwellen- oder wellenförmigen Streifen ausgebildet sind, wobei das Einbauelement mindestens eine erste Streifen-Gruppe, die mindestens einen halbwellen- oder wellenförmigen Streifen mit einer ersten Periodenlänge l₁ enthält, aufweist.

Derartige Einbauelemente sind bekannt und werden für systematisch aufgebaute Packungen in Stoff- und/oder Wärmeaustauschkolonnen, insbesondere im Ge genstromverfahren betriebene Stoff- und/oder Wärmeaustausckolonnen für De stillations-, Rektifikations- oder Absorbtionstürme, verwendet. Hierbei bestehen die Einbauelement aus in Strömungsrichtung aufrecht angeordneten Lamellen, die winkelig zur Strömungsrichtung liegende Wellungen oder Faltungen aufwei sen, wobei im gepackten Zustand sich die Lamellen benachbarter Einbauelemen te einander kreuzend berühren.

In der älteren, nachveröffentlichten Patentanmeldung DE 195 31 151 A1 ist ein Füll körper, insbesondere für Stoff- und/oder Wärmeaustauschkolonnen, die von ei ner Gas- und/oder Flüssigkeitsströmung durchsetzt werden, wobei der Füllkörper eine Mehrzahl von Austauschflächen aufweist und die Austauschflächen des Füll körpers im wesentlichen durch die Oberflächen von halbwellen- oder wellenförmi gen Streifen ausgebildet sind, wobei der Füllkörper mindestens eine erste Strei fen-Gruppe, die mindestens einen halbwellen- oder wellenförmigen Streifen mit einer ersten Periodenlänge l₁ enthält, aufweist.

Hierbei ist vorgesehen, daß der Füllkörper mindestens eine sich unmittelbar dar an anschließende zweite Streifen-Gruppe, die mindestens einen halbwellen- oder wellenförmigen Streifen mit einer zweiten Periodenlänge l₂ enthält, aufweist, daß die Periodenlänge l₁ der Streifen der ersten Streifen-Gruppe und die Periodenlän ge l₂ der Streifen der zweiten Streifen-Gruppe unterschiedlich sind, daß sich die Wellen- oder halbwellenförmigen Streifen entlang einer gedachten Axialebene des Füllkörpers erstrecken, und daß die Periodenlänge l₁ eines an die zweite Streifen-Gruppe angrenzenden Streifens der ersten Streifen-Gruppe und die Pe riodenlänge l₂ eines an diese angrenzenden Streifens der zweiten Streifen-Grup pe derart aufeinander abgestimmt sind, daß die beiden aneinander angrenzen den Streifen sich an mindestens einer Stelle derart berühren, so daß ein Flüssig keitsübergang zwischen diesen beiden Streifen erfolgbar ist.

Aus der EP 0 158 917 ist es bekannt, daß das Einbauelement schmale, jeweils auf den Flanken der Wellungen oder Faltung liegende Schlitze, die regelmäßig angeordnet sind, aufweist, während die Ränder der Wellen- oder Faltentäler und -berge ungeschlitzt ausgeführt sind. Dadurch soll eine gleichmäßige und damit optimale Verteilung der im Gegenstrom geführten Medien und damit ein optimierter Medienaustausch erreicht werden. Diese bekannten Einbauelemente zeichnen sich zwar durch eine überraschend hohe Wirksamkeit bei geringem Druckverlust aus, sie besitzen jedoch den Nachteil, daß die Herstellung des Ein bauelements mit seinen regelmäßig angeordneten Schlitzen einen relativ hohen Aufwand mit sich bringt.

Aus der EP 0 130 745 ist es bekannt, ein Einbauelement aus Streckmaterial zu fertigen und nach dem Einbringen der Schlitze durch Ziehen zu strecken, wobei sich die Schlitze dann in nachteiliger Art und Weise ungleichförmig öffnen. Beim anschließenden Wellen oder Falten der Einbauelemente liegen die Schlitze dann teilweise auf den Wellen- bzw. Faltentälern oder -bergen, was zu einer weiteren unregelmäßigen Öffnung der Schlitze führt. Hierdurch ergibt sich in nachteiliger Art und Weise keine gleichmäßige Verteilung der Gas- und/oder Flüssigkeitsströ me. Vielmehr herrscht eine willkürliche Verteilung mit lokal unterschiedlichen Druckverlusten vor. Außerdem tritt eine sich laufend ändernde Geometrie der die Austauschflächen ausbildenden Oberflächen der Einbauelemente auf.

Aus der EP-A1 134 902 ist ein Füllkörper für Stoffaustauschkolonnen bekannt, der einen flachen Grundkörper mit mehreren parallel nebeneinander angeordne ten, beidseitig vor einem Rand endenden Durchschnitten, dessen zwischen den Enden und den Schnitten sowie zwischen den Schnitten liegenden Teile von Teil zu Teil gegensinnig bügelförmig ausgebogen sind, wobei vorgesehen ist, daß der Grundkörper des Füllkörpers aus mehreren nebeneinander angeordneten Strei fen und Durchschnitten besteht, die einander zugekehrten, nicht durchschnitte nen Ränder zwischen den benachbarten Streifen miteinander verbunden sind und die freien Ränder zusammengebogen sind. Nachteilig bei dem bekannten Füllkörper ist, daß die einzelnen Streifen die gleiche Periodenlänge aufweisen, so daß ein Flüssigkeitsübergang zwischen den benachbarten Streifen nicht erfol gen kann.

Aus der US-PS 5,411,681 ist ein schüttfähiger Füllkörper bekannt, der aus einem eine Vielzahl von Streifen ausbildenden Grundkörper besteht, die jeweils an ih rem Ende miteinander verbunden sind. Der Füllkörper weist mehrere aus jeweils drei Streifen bestehende Streifen-Gruppen auf, wobei die beiden äußersten Strei fen einer Streifen-Gruppe wellenförmig ausgebildet sind, die gleiche Periodenlän ge aufweisen und gegenphasig angeordnet sind. Der mittlere Streifen einer jeden Streifen-Gruppe ist hierbei unterbrochen ausgebildet und bildet in das Innere des Füllkörpers ragende Vorsprünge aus. Auch dieser Füllkörper besitzt den Nach teil, daß hierdurch ein Flüssigkeitsübergang zwischen benachbarten Streifen nicht erfolgbar ist.

Aus der GB-A-1603099 ist ein Einbauelement mit einer Mehrzahl von Aus tauschflächen, die im wesentlichen durch die Oberflächen von wellenförmigen Streifen ausgebildet sind, bekannt. Hierbei ist vorgesehen, daß sämtliche Streifen des Einbauelements die gleiche Periodenlänge aufweisen und benachbarte Strei fen entweder um eine viertel Wellenlänge versetzt oder gegenphasig angeordnet sind. Nachteilig daran ist, daß die auf den Austauschflächen befindliche Flüssig keit nicht hinreichend von einem Streifen zu einem benachbarten Streifen über treten kann, so daß keine optimale Verteilung der Flüssigkeitsströmung gegeben ist.

Aus der GB-A-1314179 ist ein Einbauelement bekannt, welches mehrere Aus tauschflächen aufweist, die im wesentlichen durch die Oberflächen von wellenför migen Streifen ausgebildet sind. Diese welleförmigen Streifen sind in Streifen- Gruppen angeordnet, wobei sämtliche Streifen der einzelnen Streifen-Gruppe die gleiche Periodenlänge aufweisen und gegenphasig angeordnet sind. Nachteilig daran ist, daß die einzelnen Streifen-Gruppe durch Zwischenelemente getrennt sind, so daß ein Flüssigkeitsübergang zwischen den Streifen benachbarter Strei fen-Gruppen nicht möglich ist.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Einbauelement der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß eine optimale Verteilung der Gas- und/oder Flüssig keitsströmung bei einer wenig aufwendigen Fertigung erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Einbauelement mindestens eine sich unmittelbar daran anschließende zweite Streifen-Gruppe, die mindestens einen halbwellen- oder wellenförmigen Streifen mit einer zweiten Periodenlänge l₂ enthält, aufweist, daß die Periodenlänge l₁ der Streifen der er sten Streifen-Gruppe und die Periodenlänge l₂ der Streifen der zweiten Streifen- Gruppe unterschiedlich sind, daß sich die wellen- oder halbwellenförmigen Strei fen entlang einer gedachten Axialebene des Einbauelements erstrecken, daß die Periodenlänge l₁ eines an die zweite Streifen-Gruppe angrenzenden Streifens der ersten Streifen-Gruppe und die Periodenlänge l₂ eines an diese angrenzen den Streifens der zweiten Streifen-Gruppe derart aufeinander abgestimmt sind, daß die beiden aneinander angrenzenden Streifen sich an mindestens einer Stel le derart berühren, so daß ein Flüssigkeitsübergang zwischen diesen beiden Streifen erfolgbar ist, und daß mindestens eine Streifen-Gruppe des Einbauele ments geneigt zu einer der Außenseiten des Einbauelements angeordnet ist.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird in besonders vorteilhafter Art und Weise ein Einbauelement geschaffen, das sich dadurch auszeichnet, daß ei ne in hohem Maße gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit über die einzelnen Streifen, also über die Austauschflächen des Einbauelements für systematisch aufgebaute Packungen, gegeben ist: Zum einen bewirkt die halbwellen- oder wel lenförmige Struktur der im wesentlichen das Einbauelement ausbildenden Strei fen, daß Flüssigkeitstropfen sich leicht über diese Streifen verteilen können. Die bereits vorstehend angesprochene halbwellen- oder wellenförmige Ausbildung der einzelnen Streifen des erfindungsgemäßen Einbauelements für systematisch aufgebaute Packungen besitzt desweiteren den Vorteil, daß hierdurch eine be sonders offene Struktur einer aus den erfindungsgemäßen Einbauelementen auf gebauten Packung ausgebildet wird, die in einem geringen Druckabfall in der Ko lonne oder in dem Turm resultiert.

Die Erfindung sieht vor, daß die Periodenlänge l₁ einer an die zweite Streifen- Gruppe angrenzenden Streifens der ersten Streifen-Gruppe und die Periodenlän ge l₂ eines an diese Streifen-Gruppe angrenzenden Streifens der zweiten Strei fen-Gruppe derart aufeinander abgestimmt sind, daß die beiden aneinander an grenzenden Streifen sich an mindestens einer Stelle derart berühren, so daß ein Flüssigkeitsübergang zwischen diesen beiden Streifen erfolgbar ist. Diese Maß nahme besitzt den Vorteil, daß hierdurch ein Übertritt von Flüssigkeit von einem zum benachbarten Streifen besonders einfach möglich ist.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß mindestens eine der Streifen-Gruppen des erfindungsgemäßen Einbauelements mindestens zwei Streifen aufweist, und daß sich die Streifen dieser Streifen-Gruppe minde stens an einer Stelle berühren. Die erfindungsgemäße Maßnahme besitzt den Vorteil, daß hierdurch in besonders einfacher Art und Weise eine Verteilung der das erfindungsgemäße Einbauelement beaufschlagenden Flüssigkeit über die dieser Streifen-Gruppe zugehörigen Streifen erfolgen kann.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß im wesentli chen alle wellenförmigen Streifen einer Streifen-Gruppe im wesentlichen die gleiche Periodenlänge aufweisen, und daß vorzugsweise benachbarte Streifen gegenphasig angeordnet sind. Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme wird dann eine besonders offene Struktur der aus den erfindungsgemäßen Einbauele menten aufgebauten erfindungsgemäßen Packung erzielt, und zwar insbeson dere dann, wenn benachbarte Streifen gegenphasig angeordnet sind, so daß sich dieses Einbauelement für Packung für Kolonnen oder Türme durch seinen beson ders geringen Strömungswiderstand auszeichnet.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Perioden länge mindestens eines der Streifen der zweiten Streifen-Gruppe kleiner als die Periodenlänge der Streifen der ersten Streifen-Gruppe ist. Eine derartige Maßnahme besitzt den Vorteil, daß in vorteilhafter Art und Weise zwischen den Randstreifen der ersten und der zweiten Streifen-Gruppe mehrere Berührungsstellen ausgebildet werden, so daß die auf den Austauschflächen eines jeden einzelnen Streifens befindliche Flüssigkeit leichter von der ersten zur zweiten Streifen-Gruppe übertreten kann.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Perioden länge l₁ der Streifen der ersten Streifen-Gruppe ein Vielfaches, insbesondere ein geradzahliges Vielfaches, der Periodenlänge l₂ der Streifen der zweiten Streifen- Gruppe ist. Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß regelmäßig beabstandete Verbindungen ausgebildet werden, die sich quer über ein durch diese Streifen ausgebildetes Segment des Ein bauelements erstrecken, so daß eine besonders gute Verteilung der Flüssigkeit über sämtliche Streifen dieses Segments des erfindungsgemäßen Einbauele ments für systematisch aufgebaute Packungen gewährleistet ist.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind dem Ausführungsbeispiel zu entnehmen, das im folgenden anhand der Figuren beschrieben wird. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines Einbauelements,

Fig. 2 eine Ansicht des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 aus der Richtung II,

Fig. 3 eine Ansicht des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 aus der Richtung III, und

Fig. 4 eine auszugsweise, perspektivische Ansicht des Ausführungsbeispiels

Das in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Ausführungsbeispiel eines allgemein mit 100 bezeichneten Einbauelements für systematisch aufgebaute Packungen weist vorzugsweise eine im wesentlichen rechteckige Kontur auf, die durch zwei Längsränder 101a und 101b sowie zwei Querränder (nicht gezeigt) begrenzt ist.

Wie am besten aus Fig. 4 ersichtlich ist, sind die Längsränder 101a, 101b des Einbauelements 100 wellenförmig gestaltet, so daß das Einbauelement 100 als Ganzes eine wellenförmige Gestalt aufweist.

Das Einbauelement 100 weist eine Vielzahl von jeweils mehrere Streifen 103 auf weisende Streifen-Gruppen 102 auf, die gegenüber den als Stege ausgebildeten Längsrändern 101a, 101b geneigt angeordnet sind. Diese geneigte Anordnung ist insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich, in der die bevorzugte Konstellation dargestellt ist, bei der die Streifen-Gruppen 102 und somit die Streifen 103 der Streifen-Gruppen 102 unter ca. 45° zu den Längsrändern 101a, 101b des Ein bauelements 100 geneigt verlaufen. Es muß aber an dieser Stelle erwähnt wer den, daß die Anordnung der Streifen-Gruppen 102 unter einem Winkel von 45° zwar aufgrund der hierdurch erzielbaren Vorteile beim Zusammenbau mehrerer Einbauelemente 100 zu einer systematisch aufgebauten Packung bevorzugt ist, daß es jedoch durchaus auch möglich ist, die Streifen-Gruppen 102 und/oder ein zelne Streifen 103 unter einem anderen Winkel als 45° zu den Längsrändern 101a, 101b anzuordnen. Ebenso ist es denkbar, daß bei bestimmten Einsatzz wecken die Streifen-Gruppen 102 und/oder die Streifen 103 dieser Streifen- Gruppen 102 orthogonal oder parallel zu den Längsrändern 101a, 101b verlaufen.

Nachfolgend soll die Struktur des beschriebenen Einbauelements 100 anhand dreier ein Segment 100' des Einbauelements 100 ausbildenen Streifen-Gruppen 102a, 102b, 102c aus der Menge der Streifen-Gruppen 102 des Einbauelements 100 beschrieben werden, da sich die Ausbildung der weiteren Segmente des Ein bauelements 100 sowie deren Streifen-Gruppen 102 sich ohne weiteres für den Fachmann aus dem Aufbau der die Streifen 102a-102f aufweisenden Streifen- Gruppen 102a, 102b und 102c ergibt.

Diese dreigruppige Ausführung des Segments 100' des Einbauelements 100 ist aber nicht die einzig denkbare. Vielmehr ist es möglich, in Abhängigkeit von der Breite b des Einbauelements 100 sowie der Breite B der einzelnen Streifen 103a-103f weniger oder mehr als drei derartige Streifen-Gruppen 102a-102c mit jeweils mindestens einem Streifen 103a-103f vorzusehen. Im Minimalfall besteht das Einbauelement 100 aus nur zwei Streifen-Gruppen - z. B. den Streifen- Gruppen 102a und 102b mit jeweils nur einem einzigen Streifen - z. B. dem Streifen 103a und 103c.

Wichtig dabei ist, daß die durch Wellenteilungslinien ausbildende Schlitze 110 voneinander getrennten Streifen 103, 103a-103f des Einbauelements 100 eine halbwellen- oder wellenförmige Ausbildung aufweisen. Dies besitzt den Vorteil, daß hierdurch eine besonders offene Struktur der Packung ausgebildet wird, die in einem geringen Druckabfall in einer die beschriebenen Einbauelemente 100 verwendenen Kolonnen oder in einem Turm resultiert. Die Austauschflächen 104 des Einbauelements 100 werden hierbei im wesentlichen durch die Oberfläche der halbwellen- oder wellenförmigen Streifen 103a-103f ausgebildet. In Fig. 1 ist nun die vorstehend genannte halbwellen- oder wellenförmige Ausbildung der Streifen 103a-103f der Streifen-Gruppen 102a-102c dadurch dargestellt, daß Wellenberge ausbildende obere Halbwellen 103a'-103f' mit einer deren Biegung andeutenden Schraffur gekennzeichnet sind, während Wellentäler ausbildende untere Halbwellen 103a"-103f' als weiße Flächen ausgeführt sind. Die Abgren zung zwischen den oberen und unteren Halbwellen 103a'-103f' und 103a"-103f" wird in Fig. 1 durch die strichliert gezeichneten Wendepunktslinien 111 und 111a, 111b repräsentiert.

Desweiteren ist vorgesehen, daß eine Periodenlänge l₁ der die erste Streifen- Gruppe 102a ausbildenden Streifen 103a, 103b und die Periodenlänge l₂ bzw. l₃ der Streifen 103c, 103d bzw. 103e, 103f der zweiten bzw. der dritten Streifen- Gruppe 102b bzw. 102c derart gewählt ist, daß die Periodenlänge l₁ des an die zweite Streifen-Gruppe 102b angrenzenden Streifens 103b der ersten Streifen- Gruppe 102a des Segments 100' des Einbauelements 100 und die Perioden länge l₂ des an diese Streifen-Grupe 102a angrenzenden Streifens 103c der zweiten Streifen-Gruppe 102b derart aufeinander abgestimmt sind, daß die bei den aneinander angrenzenden Streifen 103b, 103c sich an mindestens einer Stelle derart berühren, so daß ein Flüssigkeitsübergang zwischen diesen beiden Streifen 103b, 103c erfolgbar ist. In entsprechender Art und Weise sind die Peri odenlänge l₃ des an die zweite Streifen-Gruppe 102b angrenzenden Streifens 103e der dritten Streifen-Gruppe 102c auf die Periodenlänge l₂ des an die dritte Streifen-Gruppe 102c angrenzenden Streifens 103d der zweiten Streifen-Gruppe 102b derart aufeinander abgestimmt, daß die beiden aneinander angrenzenden Streifen 103d, 103e sich ebenfalls an mindestens einer Stelle derart berühren, daß auch ein Flüssigkeitsübergang zwischen diesen beiden Streifen 103d, 103e erfolgbar ist.

In dem hier gezeigten Beispiel ist die Periodenlänge l₁ der die erste Streifen- Gruppe 102a ausbildenden Streifen 103a, 103b gleich der Periodenlänge l₂ der die zweite Streifen-Gruppe 102b ausbildenden Streifen 103c und 103d. In ent sprechender Art und Weise ist die Periodenlänge l₃ der die dritte Streifen-Gruppe 102c ausbildenden Streifen 103e, 103f gleich der Periodenlänge l₂ der Streifen 103c, 103d der zweiten Streifen-Gruppe 102b, und somit gleich der Periodenlän ge l₁ der Streifen 103a, 103b der ersten Streifen-Gruppe 102a. Die dargestellte Ausführungsform dient aber lediglich zur vereinfachten Darstellung. Sie ist nicht Gegenstand der erteilten Ansprüche. Vielmehr ist im wesentlichen beansprucht, daß die Periodenlänge l₁ der Streifen 103a, 103b der ersten Streifen-Gruppe 102a und die Periodenlänge l₂ der Streifen 103c, 103d der zweiten Streifen-Grup pe 102b unterschiedlich sind, und daß die Periodenlänge l₁ des an die zweiten Streifen-Gruppe 102b angrenzenden Streifens 103b der ersten Streifen-Gruppe 102a und der Periodenlänge des an diese erste Streifen-Gruppe 102a angren zenden Streifens 103c der zweiten Streifen-Gruppe 102b derart aufeinander ab gestimmt sind, daß die beiden aneinander angrenzenden Streifen 103b, 103c sich an mindestens einer Stelle derart berühren, daß ein Flüssigkeitsübergang zwischen diesen beiden Streifen 103b, 103c erfolgbar ist. Eine derartige unter schiedliche Ausbildung der Periodenlänge l₁ und l₂ kann in beispielhafter Art und Weise derart erreicht werden, daß die Periodenlänge l₂ der Streifen 103c, 103d der zweiten Streifen-Gruppe 102b die Hälfte der Periodenlänge l₁ der Streifen 103a, 103b bzw. 103e, 103f der ersten bzw. der dritten Streifen-Gruppe 102a bzw. 102c beträgt. In Verallgemeinerung dieses Ausführungsbeispiels ist anzu führen, daß die Periodenlänge l₂ der an die erste Streifen-Gruppe 102a anschlie ßenden Streifen 103c, 103d der zweiten Streifen-Gruppe 102b mit deren Peri odenfänge l₁ bevorzugt wie l₂ = l₁/n mit n = 1, 2 ........ in Beziehung steht, d. h., daß die Periodenlänge l₁ ein Vielfaches der Periodenlänge l₂ beträgt.

Hierbei wird bevorzugt, daß die Periodenlänge l₁ ein geradzahliges Vielfaches der Periodenlänge l₂ beträgt. Durch dieses bevorzugte Verhältnis der Perioden längen l₁ und l₂ wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß sämtliche Streifen 103a-103f in regelmäßigen Abständen ein gemeinsames Amplitudenminimum aufweisen, so daß sämtliche Streifen 103a-103f der Streifen-Gruppen 102a-102c eine durchgehende Verbindung 105 ausbilden, die innerhalb des beschriebenen Segments 100' des Einbauelements 100 von dem in den Fig. 1 und 4 unteren Längsrand 101a bis zu dem nur in der Fig. 1 dargestellten oberen Längsrand 101b reichen. Hierdurch wird in vorteilhafter Art und Weise erreicht, daß die auf den Austauschflächen 104 befindliche Flüssigkeit sich über die Verbindungen 105 über das gesamte Segment 100' des Einbauelements 100 und über die weiteren Segmente des Einbauelements und so sich im wesentlichen über das gesamte Einbauelement 100 verteilen kann.

Um diesen Effekt noch zu verstärken, kann vorgesehen sein, daß - in den Fig uren nicht dargestellt - die Verbindungen 105 des Einbauelements 100 verbreitert ausgebildet sind, indem die Streifen 103a-103f in diesem Bereich je ein nicht näher dargestelltes Stegelement aufweisen, welche die durchgehenden Ver bindungen 105 verbreitern.

Die vorstehend beschriebene Ausgestaltung des Einbauelements 100 mit durch gehenden Verbindungen 105 ist bevorzugt, jedoch nicht zwingend erforderlich. Vielmehr ist es zur Erzielung eines Flüssigkeitsübergangs ausreichend, wenn sich benachbarte Streifen 103a-103f paarweise an mindestens einer Stelle derart berühren, daß - z. B. durch eine Kapillarwirkung - eine Flüssigkeitsübergang zwischen den Streifen 103a-103f erfolgen kann.

Im Hinblick auf die Gasdurchlässigkeit des Einbauelements 100 für systematisch aufgebaute Packungen ist es von Vorteil, wenn benachbarte Streifen 103a und 103b, 103b und 103c, 103c und 103d etc. gegenphasig angeordnet sind. Diese Anordnung ist am besten aus Fig. 2 ersichtlich, welche zeigt, daß bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die oberen Halbwellen 103a' des ersten wel lenförmigen Streifens 103a alternierend zu den oberen Halbwellen 103b' des zweiten wellenförmigen Streifens 103b angeordnet sind. In entsprechender Art und Weise sind die unteren Halbwellen 103a" des wellenförmigen Streifens 103a alternierend zu den oberen Halbwellen 103b" des zweiten wellenförmigen Streifens 103b angeordnet.

Es ist natürlich auch denkbar, daß diese gegenphasige Anordnung nur für eine definierte Anzahl der oberen oder unteren Halbwellen vorgesehen ist. Dem Fachmann ist ersichtlich, daß in Abstimmung auf den jeweils ins Auge gefaßten Einsatzzweck des Einbauelements 100 für systematisch aufgebaute Packungen eine Vielzahl von Anordnungsmöglichkeiten der Halbwellen 103a', 103a", 103b', 103b" der wellenförmigen Streifen 103a, 103b der ersten Streifen-Gruppe 102a möglich ist.

Die relative räumliche Anordnung der Halbwellen 103c', 103c" und 103d', 103d" der beiden wellenförmigen Streifen 103c und 103d der zweiten Streifen-Gruppe 102b sowie der Halbwellen 103e', 103e", 103f', 103f" der Streifen 103e, 103f der dritten Streifen-Gruppe 102c des Einbauelements 100 wird vorzugsweise wie die jenige der Streifen 103a, 103b der ersten Streifen-Gruppe 102a ausgeführt. Hier bei wird jedoch bevorzugt, daß die Orientierung der an die jeweils vorangehende Streifen-Gruppe 102a bzw. 102b angrenzenden Streifen 103c bzw. 103e derart gewählt ist, daß die Halbwellen alternierend orientiert, also gegenphasig, zu den jenigen der entsprechenden Streifen 103b bzw. 103d der vorangehenden Streifen-Gruppe 102a bzw. 102b ist.

Selbstverständlich ist es aber auch möglich, daß mindestens ein Segment 100' des Einbauelements 100 oder das Einbauelement 100 als Ganzes im wesentli chen nur aus Streifen 103, 103a-103f besteht, welche jeweils nur obere oder un tere Halbwellen 103a"-103f', 103a"-103f" aufweisen. Ebenfalls ist es möglich, daß ein oder mehrere Streifen 103, 103a-103f des Einbauelements 100 derartig ausgebildet sind, daß zwischen zwei benachbarten Halbwellen 103a'-103f' oder 103a"-103f" ein oder mehrere flach ausgebildete Streifenelemente angeordnet sind. Derartige Ausbildungen der Streifen 103, 103a-103f besitzen den Vorteil, daß ein derartig ausgeführtes Einbauelement 100 besonders einfach herstellbar ist.

Die einzelnen Streifen 103a-103g sind - wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist - im wesentlichen sinusförmig ausgebildet. Dies hat den Vorteil, daß sich auf den Austauschflächen 104 der Streifen 103a-103f befindliche Flüssigkeitstropfen entlang dieser bewegen können, ohne sofort abzutropen. Es ist aber auch möglich, anstelle der sinusförmigen Gestaltung der halbwellen- oder wellenförmigen Streifen 103a-103f auch andere Formen, wie z. B. eine Dreiecksform, eine Sägenzahnform oder eine Stufenform der Halbwellen 103a'-103f" vorzusehen.

In der eine Ansicht aus der Richtung III des Einbauelements 100 zeigenden Fig. 3 wird nun die Abfolge der einzelnen Streifen 103a-103f der Streifen-Gruppen 102a-102c ersichtlich. Diese Figur bedarf - wenn man die vorstehende Beschreibung berücksichtigt - an und für sich keiner weiteren Erläuterung.

In Fig. 4 ist nun der Verlauf einiger der im Bereich der Wendepunktslinien 111a, 111b der Fig. 1 liegenden Halbwellen 103a'-103f" der Streifen 103a-103f der Streifen-Gruppen 102a-102c des Einbauelements 100 dargestellt. Man erkennt aus dieser Figur, daß sich die von dem als Steg 106 ausgeführten Rand 101a des Einbauelements ausgehend die unteren Halbwellen 103a", 103c" und 103e" zunächst nach unten erstrecken, um ein Wellental der Streifen 103a, 103c und 103e auszubilden. An die vorgenannten unteren Halbwellen 103a", 103c" und 103e" der Streifen 103a, 103c und 103e gehen diese dann in die oberen Halbwellen 103a', 103c' und 103e' über, um danach im Bereich der zweiten Wendepunktslinie 111b in die weitere untere Halbwelle 103a", 103c" und 103e" überzugehen, welche in der Fig. 4 nicht mehr gezeigt sind.

Wie aus der obigen Beschreibung unmittelbar ersichtlich ist, ist in der Fig. 4 jeder zweite der Streifen 103a-103f der Streifen-Gruppen 102-102c dargestellt. Dies geschieht deshalb, um zu einer übersichtlicheren Darstellung des räumli chen Verlaufs der gezeigten Streifen 103, 103c, 103e zu gelangen. Dem Fach mann ist aus der obigen Beschreibung sowie aus den Zeichnungen 1 bis 4 klar ersichtlich, daß die zwischen den Streifen 103a, 103c und 103e liegenden Streifen 103b, 103d und 103f der Streifen-Gruppen 102a-102c - wie in Fig. 1 dargestellt - gegenphasig verlaufen oder - wie beschrieben - gleichphasig zu den Streifen 103a, 103c und 103e angeordnet sind.

Das beschriebene Einbauelement 100 besitzt darüber hinaus den Vorteil, daß es in besonders einfacher Art und Weise aus einem Metallblech herstellbar ist, indem in einem ersten Arbeitsschritt in den Metallstreifen Schnitte eingebracht werden, welche die einzelnen Streifen 103, 103a-103f des Einbauelements 100 voneinander abtrennen, wobei die einzelnen Streifen 103a-103f des Einbauele ments 100 durch die Längsränder 101a, 101b zusammengehalten werden. In einem zweiten Arbeitsschritt wird dann durch eine Verformung der nun getrennten Metallstreifen 103, 103a-103f des Metallblechs die Wellenstruktur der Streifen 103, 103a-103g hergestellt und die Streifen 103,103a-103f werden ggf. an ihren Berührungsstellen mechanisch verbunden.

Anschließend werden die Längsränder 101, 101b wellenförmig gebogen, um dem Einbauelement 100 seine eingangs beschriebene wellenförmige Struktur zu verleihen.

Optional kann noch vorgesehen sein, daß zumindest ein Teil der Streifen 103, 103a-103f des Einbauelements 100 mechanisch von den als Stegen 106 ausge bildeten Längsrändern 101a, 101b des Einbauelements 100 getrennt sind.

Die durch diese mechanische Trennung der Streifen 103, 103-103f des Ein bauelements 100 bewirkten freien Enden dieser Streifen 103, 103a-103f besitzt den Vorteil, daß das Einbauelement 100 ein geschlossenes Randelement 106 und - was insbesondere für den Einbau und die Montage des Einbauelements 100 wichtig ist - daß keiner der Streifen 103, 103-103f über das Randelement 106 vor- oder übersteht.

Um dem Einbauelement 100 eine hinreichende mechanische Stabilität zu ver leiten, und um einen besseren Übertritt der Flüssigkeiten zwischen zwei benach barten Streifen zu ermöglichen, ist vorzugsweise vorgesehen, daß die einzelnen Streifen 103a-103f der Streifen-Gruppen 102a-102c des Einbauelements 100 an ihren Berührungsstellen mechanisch verbunden sind. Es muß aber betont wer den, daß diese mechanische Verbindung für einen Flüssigkeitsübertritt zwischen zwei benachbarten Streifen 103a-103g nicht zwingend erforderlich ist, da es - wie bereits erwähnt - auch durchaus möglich ist, zwei benachbarte Streifen 103a-103f derartig beabstandet anzuordnen, daß ein Flüssigkeitsübertritt durch einen Kapillareffekt bewirkbar ist.

Um die mechanische Stabilität des beschriebenen Einbauelements nochmals zu erhöhen, kann vorzugsweise noch vorgesehen sein, daß in mindestens einem der Streifen 103a-103f jeweils mindestens eine Sicke (nicht gezeigt) vorgesehen ist.

Es ist aber auch möglich, daß das Einbauelement 100 für eine systematisch auf gebaute Packung nicht aus Metall, sondern aus Keramik oder Kunststoff herg estellt ist, wobei im letztgenannten Fall die Herstellung in vorteilhafter Art und Weise durch ein Spritzgießen erfolgen kann.

Abschließend zum Einbauelement 100 ist noch zu erwähnen, daß durch ein ent sprechendes Aneinanderreihen einer Vielzahl von Einbauelementen 100 sowie deren mechanische Verbindung in vorteilhafter Art und Weise eine systematisch aufgebaute Packung für Kolonnen oder Türme ausgebildet wird, die sich durch ihren geringen Druckabfall für das diese Kolonnen oder Türme durchströmende Gas sowie eine weitgehend gleichmäßige Verteilung der in die Kolonne oder Tür me eingeleiteten Flüssigkeit über die einzelnen Einbauelemente 100 auszeich net. Außerdem ist das Einbauelement 100 in besonders vorteilhafter Art und Wei se einfach und daher kostengünstig herstellbar.

Insbesondere in diesem Fall ist es dann von Vorteil, wenn der vorzugsweise zu erzielende Flüssigkeitsempfang zwischen benachbarte Streifen 103, 103a-103f des Einbauelements 100, der - wie bereits mehrfach erwähnt wurde - dadurch be wirkt wird, daß aneinander angrenzende Streifen sich an mindestens einer Stelle entsprechend berühren, dadurch erzielt wird, daß die Form der halbwellen- oder wellenförmigen Streifen 103, 103a-103f oder deren Amplitude entsprechend ge wählt wird. Verallgemeinert ist also festzustellen, daß bei dem beschriebenen Einbauelement 100 für systematisch aufgebaute Packungen die Halbwellen- oder Wellenform der Streifen 103, 103a-103f hinsichtlich ihrer Periodenlänge und/oder ihrer Gestalt derart angepaßt werden, daß eine optimale Verteilung der Gas- un d/oder Flüssigkeitsströmung innerhalb der Packung erzielt wird.

Claims

1. Einbauelement, insbesondere für Stoff- und/oder Wärmeaustauschkolonnen, die von einer Gas- und/oder Flüssigkeitsströmung durchsetzt werden, wobei das Einbauelement (100) eine Mehrzahl von Austauschflächen (104a-104f) aufweist und die Austauschflächen (104a-104f) des Einbauelements (100) im wesentlichen durch die Oberflächen von halbwellen- oder wellenförmigen Streifen (103a-103f) ausgebildet sind, wobei das Einbauelement (100) min destens eine erste Streifen-Gruppe (102a), die mindestens einen halbwellen- oder wellenförmigen Streifen (103a, 103b) mit einer ersten Periodenlänge l₁ enthält, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbauelement (100) mindestens eine sich unmittelbar daran anschließende zweite Streifen-Grup pe (102b), die mindestens einen halbwellen- oder wellenförmigen Streifen (103c, 103d) mit einer zweiten Periodenlänge l₂ enthält, aufweist, daß die Pe riodenlänge l₁ der Streifen (103a, 103b) der ersten Streifen-Gruppe (102a) und die Periodenlänge l₂ der Streifen (103c, 103d) der zweiten Streifen-Grup pe (102b) unterschiedlich sind, daß sich die Wellen- oder halbwellenförmigen Streifen (103a-103d) entlang einer gedachten Axialebene des Einbauele ments (100) erstrecken, daß die Periodenlänge l₁ eines an die zweite Strei fen-Gruppe (102b) angrenzenden Streifens (103b) der ersten Streifen-Gruppe (102a) und die Periodenlänge l₂ eines an diese (102a) angrenzenden Strei fens (103c) der zweiten Streifen-Gruppe (102b) derart aufeinander abge stimmt sind, daß die beiden aneinander angrenzenden Streifen (103b, 103c) sich an mindestens einer Stelle derart berühren, so daß ein Flüssigkeitsüber gang zwischen diesen beiden Streifen (103b, 103c) erfolgbar ist, und daß mindestens eine Streifen-Gruppe (102; 102a-102c) des Einbauelements (100) geneigt zu einer der Außenseiten (101a, 101b) des Einbauelements (100) an geordnet ist.

2. Einbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbau element (100) mindestens eine dritte Streifen-Gruppe (102c), die mindestens einen halbwellen- oder wellenförmigen Streifen (103e, 103f) mit einer dritten Periodenlänge l₃ aufweist, daß die Periodenlänge l₃ eines an die zweite Strei fen-Gruppe (102b) angrenzenden Streifens (103e) der dritten Streifen-Gruppe (102c) und die Periodenlänge l₂ eines an diese (102c) angrenzenden Strei fens (103d) der zweiten Streifen-Gruppe (102b) derart aufeinander abge stimmt sind, daß die beiden aneinander angrenzenden Streifen (103d, 103e) sich an mindestens einer Stelle berühren.

3. Einbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einer Streifen-Gruppe (102a, 102b, 102c) des Einbauelements (100) alle Streifen (103a, 103b; 103c, 103d; 103e, 103f) die gleiche Periodenlänge aufweisen.

4. Einbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Periodenlänge l₂ der Streifen (103c, 103d) der zweiten Streifen-Gruppe (102b) kleiner als die Periodenlänge l₁, der Streifen (103a, 103b) der ersten Streifen-Gruppe (102a) ist.

5. Einbauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Perioden länge l₁ der Streifen (103a, 103b) der ersten Streifen-Gruppe (102a) ein Vielfaches, insbesondere ein geradzahliges Vielfaches, der Pe riodenlänge l₂ der Streifen (103c, 103d) der zweiten Streifen-Gruppe (102b) ist.

6. Einbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß zwei benachbarte Streifen (103a-103f) des Einbauelements (100) an ihrer Berührungsstelle mechanisch verbunden sind.

7. Einbauelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei benachbarte Streifen (103a-103f) der Streifen-Gruppen (102; 102a-102c) des Einbauelements (100) mindestens eine durchgehende Ver bindung (105) für die zu verteilende Flüssigkeit ausbilden.

8. Einbauelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der durchgehenden Verbindungen (105) mittels eines Stegelements ver breitert ist.

9. Einbauelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der durchgehenden Verbindungen (105) sich von einer ersten Außensei te (101a) zu einer dieser (101a) gegenüberliegenden zweiten Außenseite (101b) des Einbauelements (100) erstreckt.

10. Einbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß mindestens eine Außenseite (101a, 101b) des Einbauelements (100) als ein mindestens einen Teil der Streifen (103a, 103b; 103c, 103d; 103e, 103f) einer Streifen-Gruppe (102a; 102b; 102c) verbindendes Randele ment (106) ausgebildet ist.

11. Einbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß mindestens zwei Halbwellen (103a', 103a", 103b', 103b") zwei er Streifen (103a, 103b; 103c, 103d; 103, 103f) mindestens einer Streifen- Gruppe (102a; 102b; 102c) des Einbauelements (100) zueinander gegenpha sig angeordnet sind.

12. Einbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß zumindest zwei nebeneinander angeordnete Streifen (103b, 103c; 103d, 103e) zweier benachbarter Streifen-Gruppen (102a, 102b; 102b, 102c) gegenphasig angeordnet sind.

13. Einbauelement nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeich net, daß zumindest eine Halbwelle 103a'-103f'; 103a"-103f") eines Streifens (103a-103f) gegenphasig zu einer Halbwelle (103a"-103f"; 103a'-103f') des zu diesem benachbarten Streifens (103a-103f) angeordnet ist.

14. Einbauelement nach einem der Ansprüche 11-13, dadurch gekennzeichnet, daß eine obere bzw. untere Halbwelle (103a'-103f' bzw. 103a"-103f") eines Streifens (103a-103f) gegenphasig zur unteren bzw. oberen Halbwelle (103a"-103f" bzw. 103a'-103f') des angrenzenden Streifens (103a-103f) an geordnet ist.

15. Einbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Nei gung mindestens einer Streifengruppe (102; 102a-102c) des Einbauelements (100) 45° beträgt.

16. Einbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß zumindest zwei benachbarte Streifen (103a, 103b; 103b, 103c) des Einbauelements (100) die gleiche Halbwellen- oder Wel lenform aufweist.

17. Einbauelement nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei benachbarte Streifen des Einbauelements (100) eine unterschiedliche Halbwellen- oder Wellenform aufweisen.

18. Einbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß zumindest zwei benachbarte Streifen (103a, 103b; 103b, 103c) die gleiche Halbwellen- oder Wellenamplitude aufweisen.

19. Einbauelement nach einem der Ansprüche 1-17, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei benachbarte Streifen des Einbauelements (100) eine un terschiedliche Amplitude ihrer Halbwellen oder Wellen aufweisen.

20. Einbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß das Einbauelement (100) eine wellenförmige Struktur aufweist.

21. Einbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß das Einbauelement (100) aus Metall, insbesondere Metallblech, Keramik oder Kunststoff ausgebildet ist.

22. Packung für eine Stoff- oder Wärmeaustauschkolonne, gekennzeichnet durch ein Einbauelement nach einem der Ansprüche 1-21.