DE2205593A1

DE2205593A1 - Fuellkoerper

Info

Publication number: DE2205593A1
Application number: DE2205593A
Authority: DE
Inventors: Richard F Doyne
Original assignee: Ceilcote Co Inc
Current assignee: Sandoz Patent GmbH
Priority date: 1971-02-19
Filing date: 1972-02-07
Publication date: 1973-02-22
Also published as: US3752453A; GB1350019A; FR2125593A1; AU3851172A; ES399701A1; JPS5234587B1; DE2205593C3; DE2205593B2; FR2125593B1; AU454073B2; CA977671A

Description

Patentanmeldung

der I¹ irma

The Geilcote Company, Inc., 140 Sheldon Road, Berea,

Ohio 44017 (USA)

Füllkörper

Die Erfindung betrifft einen Füllkörper für mit Flüssigkeits-Gaskontakt arbeitende Einrichtungen od.dgl.

Die erfindungsgemäßen Füllkörper können für Einrichtungen zur Kontrolle der Luftverschmutzung, für Austausch- und Eektifizierkolonnen, für Einrichtungen zur Absorption und Desorption von Gas bei Flüssigkeits-Gaskontakt oder zur Trennung von Feststoff- und Flüssigkeitsteilchen in einer Nebelatmosphäre und für ähnliche Zwecke verwendet werden.

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Um zwei Phasen eines Systems, im allgemeinen Gas oder Dünste sowie eine Flüssigkeit, in innigen Kontakt zu bringen, sind Füllstoffe in verschiedenen Größen und Formen bekannt. In der USA-Patentschrift 2 86? 425 sind z.B. aus Drähten od.dgl. bestehende Füllkörper offenbart. Andere Füllkörperausführungen sind die bekannten Raschig-Ringe oder sattelförmige Körper.

Die Wirkungsweise der Füllkörper besteht entweder darin, daß sie einen weit ausgebreiteten, dünnen Film der einen Phase, üblicherweise der flüssigen Phase, zur Einwirkung mit der anderen Phase bringen oder darin, daß die eine Phase, im allgemeinen die flüssige Phase, ständig erneuert wird, so daß mit geringstmöglichem Energieaufwand ein größtmöglicher Wirkungsgrad im Stoffaustausch zwischen den beiden Phasen erzielt wird. In beiden Fällen ist die Anzahl der in den Zwischenräumen zwischen den Füllkörpern vorhandenen Auffangstellen je Raumeinheit der Füllkörperpackung außerordentlich wichtig. Es handelt sich hier um solche Stellen, an denen die Oberfläche der einen Phase, im allgemeinen der Flüssigkeit, durch Ansammlung und Redispersion erneuert wird, um dadurch eine frische, ungesättigte Oberfläche der Einwirkung der anderen Phase auszusetzen. Ein anderer wesentlicher Faktor ist die Oberflächengröße der gesagten Füllkörperpackung.

Die genannten Auffangstellen ergeben sich einerseits aus

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der Form des Füllkörpers und andererseits durch die Überschneidungen und Kreuzungen mit den unmittelbar benachbarten Füllkörpern. Durch Erhöhung der Anzahl der Kontaktpunkte zwischen den einzelnen Füllkörpern läßt sich die Anzahl der durch die Zwischenräume gegebenen Auffangpunkte erhöhen. Das Ineinanderschachteln von Füllkörpern- ist daher an sich weniger unerwünscht, als dies früher angenommen wurde, obwohl es verschiedene Nachteile hat. Hierzu gehört, daß das Ineinandergreifen und Verblocken der einzelnen Füllkörper zu einem Stau des hindurchströmenden Mediums und damit zu einer Erhöhung des Druckabfalls über den gesamten Füllkörperraum führt. Hinzu kommt, daß das sehr enge Ineinanderschachteln der Füllkörper zu einer Erhöhung der Anzahl der Füllkörper je Raumeinheit führt, was wiederum das Gewicht und die Kosten der groß bauenden Einrichtungen erhöht»

Das Ineinanderf assen und Verschachteln der Füllkörper läßt sich selbstverständlich verhindern, wobei sich allerdings die Anzahl der in den Zwischenräumen vorhandenen Auffangstellen vermindert, was häufig unerwünscht ist. Es besteht daher die Forderung nach einem Füllkörper, mit dem das Ineinanderf as sen und Verblocken vermindert, gleichzeitig aber die Anzahl der zur Verfügung stehenden zwischenräumlichen Auffangstellen erhöht wird, obwohl gegebenenfalls die Möglichkeit für die Bildung solcher Auffängst eilen an den Kontaktstellen mit den anderen, eingeschachtelten Füllkörpern vermindert wird. Ein solcher Füllkörper sollte die Eigen-

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schaft haben, eine bessere Oberflächenregeneration auch ohne Verschachtelung mit anderen Füllkörpern sicherzustellen. Außerdem sollte er so beschaffen sein, daß bei Erhöhung des Wirkungsgrads zugleich der Druckabfall über den gesamten Füllkörperraum vermindert wird.

Der Erfindung liegt vornehmlich die Aufgabe zugrunde, einen füllkörper der vorgenannten Art zu schaffen, der die vorgenannten Forderungen ganz oder weitgehend erfüllt. Insbesondere bezweckt die Erfindung einen Füllkörper für den Flüssigkeits-Gaskontakt, der bei geringerer Anzahl an Füllkörpern je Raumeinheit eine höhere Wirksamkeit der Austauschkolonne od.dgl. ermöglicht. Weiterhin soll der Füllkörper gemäß der Erfindung möglichst so ausgebildet werden, daß· das Maß der Verschachtelung des Füllkörpers mit den benachbarten Füllkörpern und damit die Anzahl der Füllkörper je m vermindert wird, wobei jedoch der Kontakt zwischen den durch die Einrichtung hindurchströmenden gasförmigen und flüssigen Phasen verbessert werden soll.

Der erfindungsgemäße Füllkörper ist dadurch gekennzeichnet, daß er eine einen Strömungsweg für die Flüssigkeit bildende Füllkörperfläche mit mindestens einem im ßtrömungsweg liegenden abrupten Flächensprung aufweist, dessen Außenfläche etwa senkrecht zu der Füllkörperfläche steht und der die Kontur dieser Fläche unter Bildung einer Auffangstelle od.dgl. abrupt unterbricht.

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Der vorgenannte Flächensprung besteht vorzugsweise aus einem an der Füllkörperfläche scharf abgesetzten Vorsprung bzw. einer Aussparung oder Vertiefung. Es empfiehlt sich, an der Füllkörperfläche eine Mehr- oder Vielzahl solcher Vorsprünge oder Vertiefungen od.dgl. anzuordnen und/oder den Füllkörper so auszubilden, daß er an mehreren Flächen solche abrupten Vorsprünge und/oder Vertiefungen aufweist.

Der erfindungsgemäße Füllkörper ist zweckmäßig aus einem langgestreckten Element, wie vor allem einem Drahtelement od.dgl., gebildet, welches mehrere, Strömungswege bildende Flächen aufweist, wobei zumindest an einer dieser Flächen zwischen ihren Enden mindestens ein abrupter Flächensprung der genannten Art angeordnet ist. Vorzugsweise weist das genannte Element einen rechteckigen bzw. quadratischen Querschnitt auf. Der Vorsprung kann dabei breiter sein als die Breite der ihn tragenden Fläche. Besonders zweckmäßig ist auch hier eine Ausführung, bei der an mehreren Flächen des Drahtelements mindestens ein abrupter Flächensprung vorgesehen ist.

Hach einem weiteren Merkmal der Erfindung hat der Füllkörper eine ring- oder schleifenartige Form. Hierbei besteht der Füllkörper zweckmäßig aus einer Mehrzahl zusammenhängender, ring- oder schleifenförmiger Elemente, die jeweils an mindestens einer ihrer Außenflächen mindestens einen abrupten Flächensprung aufweisen. Die ring- oder schleifenförmigen Elemente sind vorteilhafterweise um eine Achse

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herum ring- oder kreisförmig angeordnet, wobei sie an ihren innen liegenden Enden miteinander verbunden sein können. Vorteilhaft in dieser Hineicht ist ein Füllkörper, der nach Art eines Wendelkörpers ausgebildet ist, dessen Schraubengänge die genannten schleifenformigen Elemente bilden. Der ringförmig geformte Vendelkörper trägt hierbei zweckmäßig einen Drahtring od.dgl., welcher die abrupten Flächensprünge bildet und am Außenumfang und/oder auf einer der Flächen des Wendelkörpers angeordnet ist.

Die abrupten Flächensprünge können auch aus scharf abgesetzten Kröpfungen od.dgl. bestehen.

Mit der Erfindung wird demgemäß ein Füllkörper geschaffen, der sich durch höhere Wirksamkeit auszeichnet und in seiner bevorzugten Ausführungsform so ausgebildet ist, daß das Maß, um das sich die Füllkörper zusammenlegen und ineinanderschachteln erheblich vermindert wird, so daß die Anzahl der je Baumeinheit benötigten Füllkörperelemente vermindert wird. Zugleich wird aber an Jedem Füllkörper die Kontaktfläche zwischen der gasförmigen und der flüssigen Phase erhöht. Insbesondere zeichnen sich die erfindungsgemäßen Füllkörper dadurch aus, daß die Anzahl der zwischenräumlichen Auffang- und Staustellen erhöht wird, wodurch an Jedem Füllkörper das Ausmaß der Oberflächenneubildung und -regeneration verbessert wird, ohne daß es hierbei darauf ankommt, die genannten Auffangpunkte dadurch sicherzustellen, daß ein möglichst weitgehender Kontakt durch Anlage

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und Verschachtelung mit "benachbarten Füllkörpern erreicht wird. Weiterhin ist vorteilhaft, daß bei dem erfindungsgemäßen Füllkörper für den Stoffwechsel zwischen der flüssigen Phase und dem Gas oder der Hebel- oder Dunstphase eine maximale Zeitspanne zur Verfügung steht, was durch die Erhöhung der Anzahl der Stellen des Oberflächenwechsels und der Oberflächenneubildung an jedem Füllkörper und dementsprechend durch Verbesserung des Agglomerations- und Dispersionsvorgangs erzielt wird. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Füllkörper ergibt sich eine längere Verweilzeit der flüssigen Phase beim Durchgang durch das Füllkörperbett, wobei zugleich der Druckabfall der Gasphase über das Füllkörperbett vermindert wird.

Die vorzugsweise aus VorSprüngen oder Vertiefungen und scharf abgesetzten Kröpfungen bestehenden abrupten Flächensprünge führen zu abrupten Unterbrechungen des Flüssigkeitsstromes entlang der Füllkörperfläche und bewirken zugleich eine Verminderung des Maßes, um das sich die Füllkörper innerhalb des Füllkörperbettes ineinanderschachteln und zusammenlegen. Wesentlich ist dabei, daß der Flüssigkeitsstrom beim Kontakt mit den scharf abgesetzten Flächensprüngen aufgebrochen wird, was entweder beim Abtropfen der Flüssigkeit und Auftreffen derselben auf die Flächensprünge oder aber beim Entlangfließen der Flüssigkeit auf der Füllkörperfläche eintritt. Die genannten VorSprünge können im Querschnitt zylindrisch, rechteckig, quadratisch, dreieckig,

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oval, rautenförmig oder spitzkantig ausgebildet werden. Wesentlich ist vor allem, daß die Vorsprünge oder Vertiefungen abrupte Wechsel in der Oberflächenkontur bewirken, so daß das Aufreißen und Aufbrechen der auf diese Stellen auftreffenden Flüssigkeit erzielt und damit die raschere Oberflächenneubildung verbessert wird. Dieses Aufreißen oder Aufbrechen der Flüssigkeit unterscheidet sich deutlich von den Vorgängen, die sich bei den bekannten Füllkörperausführungen einstellen und deren Formgebung darauf abgestellt ist, eine möglichst große Oberfläche und eine möglichst großflächige Verteilung der Flüssigkeit über die Füllkörperoberfläche zu erzielen» Demgegenüber wird mit der Erfindung die Anzahl der Auffang- und Staustellen an den Füllkörpern erhöht, um ein gezieltes Aufreißen und Aufbrechen des Flüssigkeitsstromes und damit eine Beschleunigung der Oberflächenneubildung zu erreichen, ohne daß es hierbei aber notwendig ist, die Anzahl der Auffangsteilen durch das Maß der Packungsdichte und der Verschachtelung der Füllkörper herbeizuführen.

Die Erfindung läßt sich mit Vorteil auch bei den bekannten Füllkörpern, wie z.B. den Raschig-Ringen oder den Berl-Sattelstücken u.dgl., zur Anwendung bringen. Besonders vorteilhaft sind jedoch Füllkörper, die aus drahtartigen Teilen bestehen. Solche Füllkörper lassen sich in unterschiedlichen Formen herstellen, wobei besonders zweckmäßig die Form eines Ringes oder Wendelkörpers od.dgl. ist, der etwa sechs bis

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zwölf Ringelemente bzw. Schraubengänge aufweist, welche um einen Innenkreis herum angeordnet und an ihren freien Enden verbunden sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht jede Schleife bzw. jeder Schraubengang des Füllkörpers aus einem Drahtelement od.dgl., welches eine im wesentlichen geschlossene Schleife bildet und eine geometrische Grundform hat, die durch abrupte Vorsprünge und/oder Vertiefungen unterbrochen ist, welche die genannten Auffangpunkte bilden und das Ineinanderfassen und Verschachteln der Füllkörper weitgehend unterbinden. Wie erwähnt, kann der Füllkörper hierbei mit einem oder mehreren am Umfang und/oder an der Seitenfläche angeordneten Ringen versehen sein, die ihrerseits wiederum die Vorsprünge und/oder Vertiefungen aufweisen können. Die abrupten Flächensprünge oder Richtungsänderungen in der Oberflächenkontur der bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der"Erfindung verwendeten Drahtelemente od.dgl. bieten hinsichtlich der Herstellung der Füllkörper den Vorteil, daß dünnere, in engerem Abstand angeordnete Drahtelemente verwendet werden können. Dünnere Drahtelemente bilden aber wiederum kleinere Angriffsziele und Auffangflächen für das Auftreten der flüssigen oder festen Teilchen eines Luftstromes. Eine große Anzahl kleiner Auftreffflächen verbessern zugleich den Wirkungsgrad bei der Entfernung solcher !Teilchen. Bei der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Füllkörpers wird aufgrund der zwischengelagerten Oberflächenerneuerungsstellen eine maximale Gasabsorption und -desorption erreicht,

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wobei zugleich ein guter Wirkungsgrad hinsichtlich der Ausscheidung feinster Partikel erzielt wird.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Füllkörper gemäß der Erfindung in Draufeicht j

Fig. 2 den Füllkörper gemäß Fig. 1 in Seitenansicht; Fig. 5 einen Schnitt nach Linie 3-3 der Fig. Ij

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Füllkörpers in Draufsicht;

Fig. 5 den Füllkörper gemäß Fig. 4 in Seitenansicht;

Fig. 6 in Draufsicht ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Füllkörpers;

Fig. 7 den Füllkörper gemäß Fig. 6 in Seitenansicht; Fig. 8, 9 und 10 in der Darstellung der Fig. 3 weitere Formen und Gestaltungen der einzelnen Ring- oder Schleifenelemente eines ring- oder wendelförxnigen Füllkörpers gemäß der Erfindung;

Fig. 11 in Seitenansicht eine weitere Ausführungsform einer einzelnen Schleife eines Füllkörpers gemäß der Erfindung;

Fig. 12 eine Draufsicht zu Fig. 11.

Die in der Zeichnung als bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellten Füllkörper werden vorzugsweise aus einem Werkstoff hergestellt, der von der im System ver-

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wendeten Flüssigkeit nicht benetzt werden kann. Besonders geeignet hierfür sind Kunststoffe, wie vorzugsweise Polyäthylen u.dgl.. wobei auch Polypropylen, Polyvinylchlorid, chloriniertes Polyvinylchlorid. ITylon, Polystyrol und Fluorcarbone (fluorhaltige Polymere) verwendet werden können. Obwohl die Verwendung von Kunststoffen besonders zweckmäßig ist, können die erfindungsgemäßen Füllkörper aber auch aus Metallen hergestellt werden.

Die Überlegenheit der Füllkörper gemäß der Erfindung wurde durch Testversuche festgestellt, bei denen Füllkörper der in Fig. 1 dargestellten Ausführung mit entsprechenden Füllkörpern gleicher Größe verglichen wurden, die jedoch keine abrupten Flächensprünge'(VorSprünge) aufwiesen. Dabei wurden die Füllkörper in einen FuJIkörperbehälter eines Gegenstrom-Pilot-Wäschers eingeführt. Die Versuche wurden bei vier verschiedenen Durchströmgeschwindigkeiten für die Flüssigkeit und bei jeder Flüssigkeitsgeschwindigkeit für einen weiten Gas-Strömungsgeschwindigkeitsbereich durchgeführt. Dabei wurden Gasströmungsgeschwindigkeiten von

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2.440 bis 11.230 kp/m und Stunde in Verbindung mit den vier Flüssigkeitsgeschwindigkeiten von 7·523, 12.205, 19.528 und 29.292 kp/m² h vorgesehen. Die Waschflüssigkeit wurde im Zwangsdurchlauf unter Aufrechterhaltung einer Temperatur von 25° 0 durch den Wäscher hindurchgeführt. Der Gasstrom bestand aus einem Ammoniak-Luftgemisch, dessen Eingangs- und Auslaßkonzentrationen durch chemische

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Naßanalyse bestimmt wurden. Diese Versuche ergaben, daß je 28,3 1 Rauminhalt des Füllkörperraumes 25% weniger Füllkörper mit Yorsprüngen gemäß der Erfindung erforderlich sind und daß bei diesen Füllkörpern der Druckabfall sich bis zu 30% vermindert. Der Wirkungsgrad beider Einrichtungen war unter genau gleichen Betriebsbedingungen etwa derselbe, wobei allerdings der Wirkungsgrad jedes einzelnen Fällkörpers bei der Füllkörper ausfiihrung gemäß der Erfindung (mit Vorsprüngen) um etwa 25% größer war als derjenige eines Füllkörpers ohne Vorsprünge.

Die vorgenannten Ergebnisse zeigen die außerordentlichen Ersparnisse hinsichtlich der Kapitalkosten und der Betriebskosten, die sich bei Verwendung der erfindungsgemäßen Füllkörper erzielen lassen. Ohne Beeinträchtigung des Wirkungsgrades und der Wirksamkeit kann die Anzahl der Füllkörper je Raumeinheit um 25% herabgesetzt und zugleich die Leistung des Gasgebläses erheblich herabgesetzt werden. Diese Vorteile werden erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Füllkörper mit scharf abgesetzten Oberflächenkonturen versehen werden, die einerseits die Anzahl der am Füllkörper vorhandenen Auffang- und Abtropfstellen erhöhen und zugleich dazu beitragen, die dichte Ineinanderschachtelung und Anlage der Füllkörper zu vermindern. Bei einem gegebenen Füllkörperbett und einem nur durch Schwerkraft durch dieses hindurchrieselnden Flüssigkeitsstromes trifft die Flüssigkeit auf diese kleinen, scharf abgesetzten Vorsprün-

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ge oder Vertiefungen u.dgl. auf, wodurch sie unmittelbar aufgespalten oder aber abgeleitet wird, so daß sie die betreffende Füllkörperfläche verläßt und auf eine andere Fläche desselben Füllkörpers oder eines anderen Füllkörpers tropft. Auf diese weise wird ein rascher Oberflächenwechsel bzw. eine intensive Oberflächenerneuerung im Flüssigkeitsstrom erreicht. Die Verminderung der Packungsdichte führt zu einer weniger kompakten Füllkörpermasse und demgemäß zu einem geringeren Druckabfall des durch das Füllkörperbett hindurchströmenden Gases. Geht man davon aus, daß etwa 1000 Füllkörper von 25,M- mm Größe (ohne Vorsprünge od.dgl.) erforderlich sind, um 28,3 1 Packungsraum zu füllen, so ergeben sich aufgrund der um 23% verminderten Anzahl der Füllkörper beträchtliche Einsparungen.

Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen eine Anzahl an draht- oder fadenartigen Füllkörperelementen 10, die jeweils die Form eines Ringes oder einer Schleife mit ringförmiger geometrischer Grundform aufweisen. Vorzugsweise sind sechs bis zwölf Schleifen 10 um einen gedachten Innenkreis herum verteilt so angeordnet, daß eine Figur entsteht, die einem Sternoder Wendelkörper (Torus) gleicht. Bei dem bevorzugten Ausführung sbeispiel bilden die einzelnen Elemente 10 den Schraubengang einer Wendel oder Schnecke, wobei die Enden der Einzelelemente an den Stellen 11 untereinander verbunden sind, so daß eine durchgehende Wendel bzw. ein gewendelter Füllkörper in der Form eines Torus entsteht.

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Gemäß den Fig. 1 bis 3 weisen die drahtförmigen Grundelemente 10 innere und äußere Umfangsflächen 12 und 13 sowie gegenüberliegende -Seitenflächen 14 auf. Alle diese Flächen gehen an ihren Enden in die Stellen 11 über und bilden Strömungswege für die Flüssigkeit. Das Ausmaß, in welchem sich die Flüssigkeit über diese Flächen verteilt, ist abhängig von der Raumlage des Füllkörpers innerhalb der Füllkörpermasse. Von den Flächen 12, 13 und 14 sind eine oder mehrere Flächen zwischen ihren Enden mit abrupten Flächenunterbrechungen bzw. scharfen Flächensprüngen versehen, die gemäß den Fig. 1 bis 3 z.B. aus etwa zylindrischen VorSprüngen 15 und rechteckigen Vorsprüngen 16 bestehen. Die Vorsprünge 15 sind vorzugsweise sowohl an der inneren Umfangsfläche 12 als auch an der äußeren Umfangsfläche 13 eines jeden Schleifenelements 10 angeordnet, wobei die Außenflächen 15a und 16a dieser Vorsprünge etwa senkrecht zu der entsprechenden Fläche des Schleifenelements angeordnet sind. Auf diese Weise wird eine scharf abgesetzte Übergangs- bzw. Stoßstelle zwischen dem Schleifenelement und den Vorsprüngen erzielt. Die abrupten Unterbrechungen der Kontur der Flächen 12 und 13 aufgrund der hier angeordneten Vorsprünge haben gegenüber solchen Flächengestaltungen, wie sie z.B. bei Wölbung oder Wellung der Flächen mit großen Radien vorliegen, bestimmte Vorteile und Wirkungen. In diesem Fall wird ein Wasser- oder sonstiger Flüssigkeitstropfen, der über eine Fläche des Schleifenelements 10 in

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Richtung auf die Vorsprünge 15 und 16 läuft oder unmittelbar im freien Fall auf die Vorsprünge 15 und 16 trifft, bei Kontakt mit dem Vorsprung aufgespalten, wodurch seine Bewegungsrichtung eine abrupte Richtungsänderung erfährt. Eine solche Wirkung läßt sich bei gewölbter oder gewellter Form der Füllkörperflächen ersichtlich nicht erreichen.

Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 3 befinden sich die Vorsprünge 15 lediglich an den Innen- und Außenflächen 12 und 13 der Schleife des horizontal orientierten Füllkörpers. Es versteht sich, daß über die gesamte Umfang slänge des Schleifenelements oder sämtlicher Schleifenelemente des Füllkörpers solche Vorsprünge verteilt in verschiedener Anzahl an der Innen- und/oder der Außenseite oder auch an den Seitenflächen der Schlaufen angeordnet werden können. Der Durchmesser der zylindrischen Vorsprünge 15 entspricht im-wesentlichen der Breite der den Vorsprung tragenden Schleifenfläche. Hierdurch wird gewährleistet, daß die über die Schleifenfläche fließende Flüssigkeit aufgerissen und zum Ablaufen von dieser Fläche, statt zum Vorbeilaufen an dem Vorsprung und zum Wiedervereinigen hinter dem Vorsprung, gebracht wird. Auf diese Weise wird eine Beschleunigung der Oberflächenneubildung erreicht.

Die Vorsprünge 16 sind im wesentlichen rechteckig ausgebildet und befinden sich an den radial außen liegenden Schei-

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telstellen der Schleifen 10 des Füllkörpers. Ebenso wie die Vorsprünge 15 weisen auch die Vorsprünge 16 scharf begrenzte Übergänge zu den Schleifen 10 auf. Die Seitenflächen 16b der Vorsprünge 16 erstrecken sich über die entsprechenden Seitenflächen 14 der Schleifen 10 hinweg, so daß verhindert wird, daß die Flüssigkeit über die Außenfläche der Schleife 10 um den Vorsprung 16 herum zur gegenüberliegenden Schleifenfläche fließt. Bei den Vorsprüngen 16 handelt es sich um eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Vorsprünge, welche sich bei den Schleifen 10 in der dargestellten Anordnung entweder alleine oder in Kombination mit den Vorsprängen 15 verwenden läßt. Die Vorsprünge 16 können auch anstelle der zylindrischen Vorsprünge 15 vorgesehen werden. Auch besteht die Möglichkeit, die Breite der Vorsprünge 16 entsprechend der Breite der Fläche 13 der Schleifen zu bemessen. In allen diesen Fällen wird ein Aufreißen und Aufbrechen der Flüssigkeit an den Vorsprüngen und damit der ständige Oberflächenwechsel und die Neubildung von Oberflächen in der Flüssigkeit begünstigt. Zugleich tragen die Vorsprünge dazu bei, die Packungsdichte der Füllkörperpackung zu vermindern.

Wie die Fig. 4 und 5 zeigen, kann ein Umfangsring 17 vorgesehen werden, der die Schleifen des Füllkörpers umschließt. Die Schleifen 10a sind hier aus einem zusammenhängenden drahtförmigen Element gebildet, welches schraubenförmig gewunden und in die Ring- oder Sternform gebracht ist. Der

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Hing 17 kann einstückig mit sämtlichen Schleifen oder nur einem Teil derselben verbunden sein} er kann aber auch nachträglich mit dem Wendelkörper verbunden werden. Die !lachen 17a des Ringes I7 stehen etwa senkrecht zu den Außenflächen der Schleifen und bilden hier an jeder Schleife einen abrupten Flächensprung bzw. eine scharfe Unterbrechung der Flächenkontur. Auf diese Weise dient der Ring 17 dazu, den Flüssigkeitsstrom aufzubrechen, ähnlich wie dies bei den Vorsprüngen 15 und 16 der Fall ist. Außerdem verhindert der Ring 17 in starkem Maße das Ineinanderschachteln der benachbarten Füllkörper. Es wäre möglich, einen entsprechenden Ring, allein oder in Kombination mit dem Außenring 17, im Inneren des Wendelkörpers anzuordnen, wobei er mit den inneren Scheitelstellen der Schleifen oder eines Teils der Schleifen verbunden werden kann. Außerdem wäre es möglich, einen oder mehrere Ringe im Inneren der von den Schleifenelementen umschlossenen Ringräume anzuordnen. Der Ring 17 oder irgendein anderer Ring bzw. eine Ringkombination, die bei dem Füllkörper vorgesehen ist, läßt sich mit Vorsprüngen 18 versehen, die in. ihrer Wirkung den Vorsprüngen 15 und 16 entsprechen. Außerdem können die Schleifen 10a mit Vorsprüngen 15a versehen werden, die den Vorsprüngen I5 entsprechen.

In den Fig. 6 und 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Füllkörpers dargestellt, der mit einem Ring versehen ist. Der Füllkörper selbst entspricht im wesentlichen dem-

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jenigen gemäß Fig. 1. Der Ring 19 befindet sich hier auf der Oberseite des Füllkörpers und ist mit diesem einstückig oder auf andere Weise über Vorsprünge 20 verbunden, die. sich von den Außenflächen der oberen Scheitelstellen der Schleifen 10b nach oben erstrecken. Die Schleifen 10b bilden hier die Schraubengänge eines durchgehend gewendelten Drahtelements. Die Vorsprünge 20 entsprechen den VorSprüngen 15 und 16. Diese Anordnung des Rings in bezug auf die Schleifen des Füllkörpers führt in besonderem Maße zu einer Verminderung der Gefahr des Ineinanderschachteins benachbarter Füllkörper und somit zu einer Verminderung der Packungsdichte. An den verschiedenen Flächen des Ringes 19 können Vorsprünge angeordnet werden, die demselben Zweck dienen wie die Vorsprünge 15 und 16. Wie Fig. 7 zeigt, sind an den Schleifen 10b Vorsprünge 21 angeordnet, die den Vorsprüngen 16 entsprechen. Es wäre auch möglich, bei diesem Füllkörper einen Ring 17 (Fig. 4- und 5) vorzusehen, welcher die Schleifen am Außenumfang umschließt.

In Fig. 8 ist ein einzelnes Schleifenelement 10c eines Füllkörpers dargestellt. Dieses Schleifenelement weist am Innen- und Außenumfang abrupte Flächensprünge in Form von Aussparungen 22 auf, welche die Ringkontur an der Innen- und Außenseite nach Art einer Verzahnung auflösen. An diesen Unterbrechungen bzw. Flächensprüngen wird wiederum ein Aufspalten der über die Flächen laufenden Flüssigkeit und damit eine rasche Änderung der Flüssigkeitsoberfläche er-

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zielt. Die Aussparungen 22 können, wie in Fig. 8 dargestellt, an der Innen- und Außenfläche der Schleife angeordnet werden. Es wäre aber denkbar, diese Aussparungen nur an einer der beiden Flächen vorzusehen. Außerdem könnten entsprechende Aussparungen an den beiden Seitenflächen oder nur an einer einzigen Seitenfläche der Schleifen angeordnet werden. Die Anzahl der Aussparungen und der dazwischenliegenden Vorsprünge an den inneren und äußeren Umfangsflachen und an den Seitenflächen kann je nach Erfordernis eingestellt werden. Anstelle der vorstehend erwähnten Vorsprünge können auch Aussparungen 22 an den jeweiligen Flächen in beliebiger Anzahl und Anordnung vorgesehen werden. Die Aussparungen werden bei der Ausführungsfοrm gemäß Fig. durch die Flanken begrenzt, die etwa senkrecht zu den Schleifenflächen stehen und mit diesen scharfe Kanten bilden.

Die Schleifen 10, 10a und 10b gemäß den Fig. 3, 5 und 7 bestehen jeweils aus einem Drahtelement od.dgl., welches vor-'zugsweise einen Eechteckquerschnitt oder einen angenähert quadratischen Querschnitt aufweist. Jedes Drahtelement bildet einen Ring bzw. eine Schleife von kreisförmiger Umrißform. Die einzelnen Schleifen sind als im wesentlichen geschlossene Schleifen anzusehen, da sie bei der Ausführung gemäß Fig. 3 in den Zwischenstegen 11 enden und bei der Ausführung gemäß den Fig. 5 tuad 7 mit ihren radialen inneren Enden dicht nebeneinanderliegen. In den Fig. 9 und 10 sind demgegenüber Spalte 23 und 24 in den Schleifen 1Od und

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lOe vorgesehen. Die Schleifen gemäß den Fig. 9 und 10 sind allerdings ebenfalls als angenähert geschlossene Schleifen anzusehen, da die Spalte 23 und 24 nicht so breit sind, daß ein Durchlaß durch den Spalt des Schleifenelements zu einem benachbarten Füllkörper besteht. Die Spalte begünstigen daher auch nicht das Ineinanderfassen benachbarter Füllkörper.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 befindet sich der Spalt 23 der Schleife 1Od in unmittelbarer Nähe der Befestigungsstelle 25, über die die Schleife mit der nächstfolgenden Schleife verbunden ist. Da an dieser Stelle der Spalt 23 das Ineinanderfassen benachbarter Füllkörper nicht zuläßt, könnte hier der Spalt etwas breiter sein als der Spalt 24 gemäß Fig. 10, ohne daß hierdurch das Ineinanderfassen benachbarter Füllkörper möglich würde.

Die Drahtelemente gemäß den Fig. 3₅ 8 und 9 sind in ihrer Grundform kreisförmig, während das Draht- oder Schleifenelement gemäß Fig. 10 aus einer geschlossenen Schleife besteht, deren geometrische Form diejenige eines Sechsecks ist. Die Drahtelemente dieser geometrischen Form sind mit abrupten Flächensprüngen bzw. mit Konturabweichungen versehen, wie dies vorstehend im Zusammenhang mit den Vorsprüngen 15 und 16 und den Aussparungen 22 beschrieben ist. Auch die Spalte 23 und 24 bilden scharf abgesetzte Flächen, welche den Oberflächenwechsel der Flüssigkeit begünstigen. Außerdem können weitere abrupte Flächensprünge vorgesehen werden, z.B. quadratische Vorsprünge 26, von denen sich der

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eine an der Innenseite der Schleife und der andere an der Außenfläche derselben befindet. Zusätzliche Flächensprünge können in Form scharf abgesetzter V-Nuten oder Aussparungen 27 vorgesehen werden, wobei die Planken 28 der Nuten etwa senkrecht zu der Schleifenfläche 29 stehen.

In den Fig. 11 und 12 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die hier gezeigte Schleife 1Oe des Füllkörpers weist die inneren und äußeren Umfangsflächen JO und 31 sowie Seitenflächen 32 auf. Alle diese Flächen gehen mit ihren Enden in den Zwischenbereich 33 über, welcher die Verbindung zu den benachbarten Schleifen herstellt, wie dies im Zusammenhang mit den Schleifen gemäß Fig. 1 beschrieben ist. Es versteht sich, daß die Schleifen hier z.B. auch gemäß Fig. 5 Teile einer durchgehenden Wendel sein sollen. Sämtliche Flächen 30, 31 und 32 bilden Flüssigkeitswege. Zumindest eine dieser Flächen ist zwischen ihren Enden mit einem abrupten Flächensprung versehen, wobei dieser Flächensprung im vorliegenden Fall aus einer scharfkantigen Abkröpfung des Drahtelements entweder in Längsrichtung der Schleifenachse oder in radialer Richtung zur Schleifenachse oder in beiden Richtungen besteht. Beispielsweise können diejenigen Abschnitte des Drahtelements, welche die Oberseite der Schleife bilden, mit in Längsrichtung abgekröpften Stellen versehen sein, welche an den Flächen 32 abrupte Flächensprünge bilden, wobei die abgekröpften Flächen 34 und 35 etwa senkrecht zu der Fläche 32 ste-

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hen. Entsprechend kann die Schleife an ihrer Unterseite gegenüber der Schleifenachse in Längsrichtung abgesetzt werden, um hier Flächensprünge zu bilden, deren Flächen 36 und 37 etwa senkrecht zu den flächen 32 geneigt sind. Die unteren Abkröpfstellen sind in entgegengesetzter Richtung abgekröpft wie die oberen Abkröpfungen. Es wäre aber auch möglich, die Abkröpfungen an irgendeiner Stelle des Drahtelements in derselben Richtung zur Längsachse abzukröpfen.

Die Schleife 1Oe weist am Außenumfang ebenfalls Abkröpfungen auf, die hier radial zur Schleifenachse abgekröpft sind und somit an den inneren und äußeren Umfangsflächen 30 und 31 abrupte Flächensprünge bilden. Das Maß der Abkröpfung am Außenumfang der Schleife ist kleiner als die volle Dicke des Drahtes, während die Abkröpfungen an der Ober- und Unterseite der Schleife etwa um das Maß der vollen Dicke des Drahtmaterials abgekröpft sind. Es versteht sich, daß das Maß der Abkröpfung in bezug auf die Dicke des Schleifendrahtes unterschiedlich eingestellt werden kann, wobei eine Abkröpfung sowohl in Längsrichtung als auch in radialer Richtung zur Schleifenachse möglich ist. Die Schleifenteile 40 und 41 können in der beschriebenen Weise sowohl in Längsrichtung als auch in radialer Richtung abgekröpft werden. Entsprechend können auch an der Ober- und Unterseite der Schleife die Abkröpfungen in denselben Richtungen verlaufen.

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Scharfkantige Iflächensprünge in Form der scharf abgesetzten Abkröpfungen bilden auch hier die Auffang- oder Staustellen des Füllkörpers und entsprechend scharf abgesetzte Unterbrechungen der im übrigen glatten Füllkörperfläche, was zu einer Verminderung der Packungsdichte der Füllkörper führt.

Es versteht sich, daß die Schleife 1Oe ebenfalls mit Vorsprüngen und/oder Aussparungen der vorstehend beschriebenen Art versehen werden kann. Entsprechend können auch die in den Fig. 1 bis 10 dargestellten Füllkörper mit Abkröpfungen versehen werden. In denjenigen Fällen, in denen die
Füllkörper mit einem Ring am Außenumfang der Schleifen,
am Innenumfang derselben oder an einer anderen Stelle versehen werden, besteht auch die Möglichkeit, an dem Ring Abkröpfungen der beschriebenen'Art anzuordnen.

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Claims

Ansprüche

1.J Füllkörper für mit Flüssigkeits-Gaskontakt arbeitende Einrichtungen u.dgl., dadurch gekennzeichnet, daß er eine einen Strömungsweg für die Flüssigkeit bildende Fläche mit mindestens einem im Strömungsweg liegenden abrupten Flächensprung aufweist, dessen Außenfläche etwa senkrecht zu der Füllkörperfläche steht und der die Kontur dieser Fläche unter Bildung einer Auffangstelle od.dgl. abrupt unterbricht.

2. Füllkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flächensprung aus einem an der Füllkörperfläche scharf abgesetzten Vorsprung (15, 16, 15a, 16a, 20, 21, 26, 34, 35, 37, 38) besteht.

3. Füllkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flächensprung aus einer an der Füllkörperfläche scharf abgesetzten Aussparung oder Vertiefung (22, 27) besteht.

4. Füllkörper nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Füllkörperfläche eine Mehr- oder Vielzahl solcher Vorsprünge oder Vertiefungen angeordnet ist.

5. Füllkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er an mehreren, Strömungswege bilden-

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den Flächen solche abrupten Vorsprünge und/oder Vertiefungen aufweist.

6. Füllkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er ein längliches Element bzw. ein Drahtelement od.dgl. aufweist, welches mehrere, Strömungswege bildende Flächen aufweist, wobei zumindest eine dieser Flächen zwischen ihren Enden mindestens einen abrupten Flächensprung, vorzugsweise in Gestalt eines scharf abgesetzten Vorsprungs od.dgl., trägt.

7.. Füllkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Drahtelement od.dgl. einen etwa rechteckigen, vorzugsweise etwa quadratischen Querschnitt aufweist.

8. Füllkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7? dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung breiter ist als die ihn tragende Fläche.

9. Füllkörper nach.einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das.Drahtelement od.dgl. an zwei oder mehreren Flächen mindestens einen abrupten Flächensprung aufweist.

10. Füllkörper nach einem der Ansprüche 6 bis 9,.dadurch gekennzeichnet, daß das Drahtelement od.dgl. an mindestens einer seiner Flächen sowohl einen scharf abgesetzten Vorsprung als auch eine scharf abgesetzte Vertiefung aufweist.

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11. Füllkörper nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet ,· daß das Drahtelement eine ring- oder schleifenartige Form hat.

12. Füllkörper nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer Mehrzahl zusammenhängender, ring- oder schleifenförmiger Elemente (10, 10a, 10b, 10c, 1Od, 1Oe) besteht, die jeweils an mindestens einer ihrer Außenflächen mindestens einen abrupten Flächensprung aufweisen.

13· Füllkörper nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die ring- oder schleifenförmigen Elemente (10 bis 1Oe) um eine Achse herum ring- oder kreisförmig angeordnet sind.

14-. Füllkörper nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die ring- oder schleifenförmigen Elemente (10 bis 1Oe) an ihren innen liegenden Enden miteinander verbunden sind.

15· Füllkörper nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Wendelkörper besteht, dessen Schraubengänge die schleifenförmigen Elemente bilden.

16. Füllkörper nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der aus den Schleifenelementen bestehende Ringkörper bzw. der ringförmig geformte Vendel-

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körper am Außenumfang und/oder auf einer anderen Fläche einen die abrupten Flächensprü-nge bildenden Drahtring (17, 19) od.dgl. trägt.

17. Füllkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der abrupte Flächensprung aus einer ■ scharf abgesetzten Kröpfung (5⁷K 55, 56, 57) der Füllkörper- bzw. der Drahtflache besteht.

18. Füllkörper nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die schleifenförmigen Elemente in !Richtung der Schleifenachse abgekröpft sind.

19. Füllkörper nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die schleifenförmigen Elemente an den Innen- und Außenflächen derartige Abkröpfungen aufweisen.

20. Füllkörper nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß er in kreisförmiger Anordnung etwa sechs bis zwölf ring- oder schleifenförmige Elemente bzw. Schraubenwindungen aufweist.

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