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"Füllkörper für Gas-Flüssigkeit-Konstaktapparate" Die Erfindung betrifft
einen Füllkörper für Kontaktapparate zum Inberührungbringen von Gas mit einem Flüssigkeitsfilm.
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Es gibt eine Reihe industrieller Prozesse und Verfahren, wo ein derartiger
Kontakt erforderlioh ist, z.B. bei dem Wärmeübergang zwischen Flüssigkeit und Gas
in Kühltürmen, oder wenn ein Gas den Dampf einer Flüssigkeit aufnehmen soll, oder
eine Flüssigkeit einen Teil eines Gases in Lösung aufnehmen soll, oder wenn ein
Gas und eine Flüssigkeit chemisch miteinander reagieren sollen. Andere Beispiele
sind die fraktionierte Destillation sweier oder mehrerer Komponenten, biologische
Oxydationsprozesse, z.B. bei der Herstellung von Essig und biologische Reinigungsverfahren,
die zur Behandlung von Haushalts- und Insaustrieabwassern angewendet werden.
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Es sind die verschiedensten Arten von Wellungen für die Behälter,
in denen der Kontakt stattfindet, bekannt. Die Füllung kann aus einer Lage aus Streifenmaterial
bestehen, über das die Flüssigkeit fließt, während Gas (hierunter ist auch Dampf
und eine Mischung aus Gas und Dampf zu verstehen) zwischen benachbarten Streifen
oder Lamellen hindurchtritt. In solchen Pällen neigen die Streifen der Lamellen
dazu, sich su verbiegen und su flattern, insbesondere dann, wenn die Gesdurohtrittsmenge
groß
ist und die Streifen aus ziemlich flexiblem Material bestehen (z.B. aus Kunststoff).
Eine derartige Bewegung der Streifen ist häufig unerwünscht, zum einen wegen des
Wirkungsgrades des Gas Flüssigkeits-Kontakts und zu.
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anderen wegen der mechanischen Beanspruchung der Einrichtung.
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Eine Lösung des Problems ist in der G3-PS 1 286 244 angegeben.
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Dort handelt es sich um eine Füllkörperplatte fur einen Kontaktapparat,
in dem eine Flüssigkeit mit einem Gas in Beruhrung kommt. Die Platte besteht aus
einer Anzahl von im Abstand zueinander angeordneten parallelen Teilen, von denen
jedes als Abschnitt eines hohlen gewellten Rohres ausgebildet ist, dessen Erhebungen
und Täler längs der Länge des Rohrs aufeinanderfolgend angeordnet sind, wobei die
parallelen Teile durch im wesentlichen ebene Teile der Platten verbunden sind, Durch
Falten derartiger Platten können Anordnungen von Röhrengruppen erzeugt werden, deren
Seitenwände gewellt sind. Diese Anordnungen können in einem Gas/Flüssigkeits-Kontaktapparat
benutzt werden, wie er in der G3-PS 1 286 244 beschrieben ist.
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Gemäß dieser Patentschrift wird die Ausbildung der Anordnung dadurch
erreicht, daß die Platten aus flachem Material auagebildet werden, z.B. durch Vakuumverformung
und anschließendes Falten.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, entsprechende Inordnungen durch
Verwendung von rohrförnigen Teilen herzustellen, die so uiteinander verbunden sind,
daß sie eine Röhrengruppe der oben beschriebenen Art bilden.
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Die Erfindung besteht also in einem Füllkörperteil fUr Kontaktapparate,
in denen ein Flilssigkeitsfill in Beruhrung mit einen Gas gebracht wird, der aus
einem hohlen röhrenförnigen Teil besteht, dessen Unfang in eine Anzahl bogenförmiger
Abschnitte unterteilt ist, die Jeweils ein Teil in Porn eines
abschnitts
eines gewellten Rohres aufweisen, dessen Erhebungen und Täler längs der Länge des
Rohrs aufeinanderfolgend angeordnet sind. Die Achse des Rohrs ist vorzugsweise parallel
zur Achse des röhrenförmigen Teils, obgleich sie auch die Form einer Schraubenlinie
um die buchse des röhrenförmigen Teils haben kann.
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Der Querschnitt des Rohrs in einer Ebene quer zur Richtung des röhrenförmigen
Teils ist ein Kreisbogen, Oval, Ellipse oder eine andere geschlossene regelmäßige
Kurve, obgleich er auch ein Teil eines Polygons mit wenigstens mehreren Seiten sein
kann. Bevorzugte Ausfährungen sind solche, bei denen der Querschnitt ein sich über
600, 900, 1200 oder 1800 erstreckender Kreisbogen ist. Abhängig von dem ausgewählten
Kreisbogen lassen sich eine Zahl von derartigen rohrförmigen Teilen auf verschiedenste
Weise zu einer regelmäßigen Anordnung von hohlen Röhren, deren Seiten gewellt sind,
zusammenstellen.
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Die Rohrabschnitte können in Bezug auf das röhrenförmige Teil vor-
oder zurückstehen.
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Die Wellung der Seitenwände der Röhre kann verschiedenste Formen haben,
z.B. die Form einer einfachen Sinus-Welle oder dieser ähnlich, Zick-Zack-Form oder
irgendeine dazwischen liegende Kurvenform. Eine spezielle Wellung weist einen Wandabschnitt
mit aufeinanderfolgenden Kurventeilen auf, deren Verbindungsstellen einen Rücken
bilden. Die Kurventeile können unmittelbar benachbart, oder durch Verbindungsteile
voneinander getrennt sein, die in einem Winkel an die Eurventeile anschließen (d.h.
in drei Dimensionen bildet die Wellung an diesem Punkt einen Rücken). Bin besonders
tevorzugter Wandquerschnitt ist ein solcher mit abwechselnd in entgegengesetzter
Richtung verlaufenden aufeinanderfolgenden
Kurventeilen, die jeweils
miteinander übe4kurze, gerade Verbindungsteile verbunden sind.
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Die Wellung kann so verlaufen, daß bei Zusammenstellung der Rohrabachnitte
die Wellungen benachbarter Rohrabschnitte in Phase oder nicht in Phase oder in anderer
Art nebeneinander verlaufen. Bei Anordnung der entsprechenden Phase benachbarter
Wellungen ist es möglich, die Querschnittsfläche des Rohrs in der Ebene senkrecht
zu dessen Achse im wesentlichen konstant zu halten.
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Bei der Anwendung wird eine Rohranordnung mit den Rohren senkrecht
oder im wesentlichen senkrecht angeordnet und die Flüssigkeit kann über die inneren
und äußeren Oberflächen der Rohre fließen, während Gas zwischen ihnen und durch
sie hindurch strömt. Die Wellungen der Rohre sorgen für einen wirkungsvollen Gas/Flüssigkeit
- Kontakt und eine gründliche Vermischung mit dem Flüssigkei-tsstrom. Der Druckverlust
des durchatrdmenden Gases kann sehr niedrig gehalten werden, wenn die Querschnittsfläche
jedes Rohrs und die der Zwischenräume im wesentlichen konstant gehalten wird.
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In'manchen Fällen ist es erwünscht, Rohrgruppen vorzusehen, d.h. 4
oder 6 derartige Rohre, wobei die Gruppen selbst in einer rechteckigen Anordnung
zusammengestellt sind. s.B.
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auf einem Quadratnetz.
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Die Enden der rohrförmigen Teile können so gestaltet sein, daß die
Befestigung erleichtert wird. d.h. sie können mit Deformieruegen versehen sein,
mit denen sie an ein geeignetes Netzwerk eingepaßt sind. Die rohrförmigen Teile
können ferner an Teilen zwischen den Rohrabschnitten mit Deformierungen versehen
sein, um die Befestigung untereinander su begünstigen,
d.h. um eine
aus derartigen Platten erzeugte Füllung zu verfestigen.
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Die röhrenförmigen Teile können mittels sich selbst verriegelnder
Nasen und Schlitze zusammengesetzt werden, ferner durch Schweißen oder Kleben oder
durch Verwendung von geeigneten Klammern oder anderen Mitteln. Eine weitere Zusammensetzmöglichkeit
besteht darin, in dem Plattenmaterial, aus dem die Teile hergestellt werden, eingepreßte
Warzen vorzusehen. Die röhrenförmigen Teile werden vorzugsweise aus dünnem Kunststoffplattenmaterial
hergestellt, insbesondere aus thermoplastischem Material. Es können jedoch auch
Metallplatten verwendet werden. Die Oberfläche der rohrförnigen Teile kann vorteilhaft
mit Grübchen versehen sein, ul die Flüssigkeitsverteilung zu begünstigen. Die Abmessungen
dieser Grübchen sind jedoch in Bezug auf die Größe der Rundung der Röhre und deren
Wellung gering. Die Grübohen bestehen vorzugsweise aus einer großen Zahl benachbarter
Eindruckungen in der Materialoberfläche. Das bevorzugte Herstellungsverfahren ist
Blasformen, obwohl auch andere Verfahren geeignet sind, z.B. Schleuderguß und Spiralschweißen.
Beim Blasformen wird ein Kübel oder ein Verformling aus heißem Kunststoffmaterial
in eine mehrteilige Form mit geeigneter Gestaltung geblasen.
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Durch die Erfindung wird eine Füllkörperanordnung geschaffen, die
hohe Stabilität und Widerstandskraft gegen Flattern und andere unerwünschte Bewegungen
aufweist, die ferner wenig wiegt und einfach und billig herstellbar ist. Durch sorgfältige
Auswahl der Oberflächengestalt der Rohre ist es möglich, eine Füllung zu erzielen,
durch die das Gas sehr leicht, d.h. mit nur geringem Druckbfall, strömen kann.
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Bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Füllkörperplatten enthält
die Füllung gewellte Rohre unterhalb der Oberflächen, auf die die Flüssigkeit fließen
kann. Diese Rohre sind senkrecht oder annähernd senkrecht angeordnet. Das Gas kann
im Gleich- oder im Gegenstrom zum Flüssigkeitsstrom strömen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische
Anschnit einer erfindungsgemäßen Füllkörperanordnung Fig. 2 eine schematische Darstellung,
wie die Rohran-3 u. 4 ordnungen durch Verwendung anderer Rohrteile getroffen werden
können.
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Die Füllkörperanordnung besteht aus zwei röhrenförmigen Teilen 1 und
2. Das äußere röhrenförmige Teil 1 ist am Umfang in vier Abschnitte geteilt, von
denen jeder einen nach, außen gerichteten 1800 - Sektor eines gewellten Rohres trägt.
Das röhrenförmige Teil 2 ist entsprechend in vier UmSangsabschnitte unterteilt.
Jeder von ihnen trägt einen nach innen gerichteten 1800 - Sektor eines gewellten
Rohres. Die Wellung ist eo, wie bei den Außensektoren 3 dargestellt. Die röhrenförmigen
Teile 1 und 2 weisen jeweils nach außen gerichtete Rücken 7 auf, die einander berlihren
und die beiden Teile axial aneinanderpassend halten. Das äußere röhrenförmige Teil
1 weist an seinen Enden eine Anzahl kurzer Kerben 5 auf, in die Tragdrähte 20, die
in Porm eines Quadratnetzes angeordnet sind, eingreifen können, um die aus den röhrenförneigen
Teilen 1 und 2 zusammengesetzte Einheit in der speziellen Anlage, z.B. in einem
Kühlturm, zusammenzuhalten. Die Oberflächen der röhrenförmigen Teile 1 und 2 sind
mit GrUbchen versehen, um die Ausbreitung darüber fließender Flüssigkeit zu unterstützen.
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Mittels eines geringfügig abgewandelten Herstellungsverfahrens kann
die in Fig. 1 gezeigte Einheit wie folgt hergestellt werden. Blasformen von swei
röhrenförmigen Teilen 1, Aufschneiden zwischen zwei Rohrabschnitten von einem Ende
zum anderen, Wenden der Innenseite des abgeschnittenen Teils nach außen und Einseten
in die Innenseite des unzerschnittenen rohrförmigen Teils. Dieses Verfahren hat
den Vorteil, daß nur eine Form erforderlich ist und sich die Festigkeit der fertigen
Anordnung infolge der Spannung des gewendeten Rohrs erhöht.
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Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das röhrenförmige Teil wie
bisher durch Blasformen herzustellen und das Innenteil 2 aus einem gefaltenen flachen
Plattenteil zu formen, z.B. mittels Vakuumformen, um die notwendigen Rohrabschnitte
zu erhalten. In manchen Fällen kann auf diese Weise ein einfacheres Formverfahren
angewendet werden und sich die Möglichkeit bieten, Material zu sparen, wenn das
Rohrteil 2 aus.diinnem Material hergestellt werden kann.
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Fig. 2 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Teils einer Anordnung von
nur einem Typ der rohrförmigen Teile, die am Umfang in vier Teile geteilt sind,
von denen jedes ein 900 -Rohrßektor ist.
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Fig. 3 zeigt eine Anordnung aus nur einem Typ rohrförmiger Teile,
die am Umfang in sechs Teile geteilt sind, von denen jedes ein 600-Rohrsektor ist
und gig. 4 zeigt eine Anordnung aus nur einem Ryp rohrförmiger Teile, die am Umfang
in drei Teile geteilt sind, von denen jedes ein 1200 - Rohrsektor ist.