DE2313287A1 - Fuellkoerper - Google Patents

Description

• Füllkörper Die Erfindung betrifft einen Füllkörper mit einem Gitterwerkmantel. Derartige Füllkörper dienen zum Füllen von Stoff- und/oder Wärmeaustauschkolonnen, Gaswaschtürmen zur Bildung von Tropfkörpern und was dergleichen mehr ist. Die bekanntesten Füllkörper sind wohl die sogenannten Raschigringe, die im wesentlichen die Form von an beiden Enden offenen Hohlzylindern haben.
• Bei Füllkörpern kommt es nun wesentlich darauf an, den über sie hinweg rieselnden oder fliessenden Flüssigkeitsstrom nicht nur fein zu verteilen, sondern auch das Innere der Vielzahl der feinen Flüssigkeitsströme, -Fäden und -Tropfen, die die Füllkörperansammlung durchwandern, an die Oberfläche zu bringen, so daß die Flüssigkeit ständig durchwirbelt wird. Werden die Füllkörper beispielsweise zum Abscheiden von festen oder flüssigen Phasen aus Gasströmen verwendet, so kommt es ebenfalls darauf an, daß in den Gasstrom möglichst viele Schikanen ragen, auf welche die Verunreinigungen aufprallen können, und daß dennoch der Gesamtdurchflußwiderstand der Füllkörperanordnung gering ist. Um derartigen Forderungen entgegenzukommen, hat man die bekannten Raschigringe dahingehend abgewandelt, daß man in die Wandung derselben Öffnungen einbrachte, von denen Zungen in das Innere ragten. Man hat auch die Wandung so mit Durchbrechungen verstehen, daß die Wandung nur noch aus einem zylindrischen Werk sich kreuzender Stäbe besteht.
• Beide Verbesserungen sind gegenüber dem ursprünglichen Raschigring wesentlich vorteilhafter. Sie haben mit diesem jedoch insbesondere den Nachteil gemein, daß die Schüttung ungleich wird und relativ große Hohlräume in der Wirrschüttung von Füllkörpern auftreten.
• Der letztgenannte Nachteil tritt zwar bei den vielfach für Laborzwecke anstelle von Raschigringen und sonstigen FU körpern verwendeten Kugeln aus Glas oder Kunststoff nicht auf. Eine Schüttung von Kunststoffkugeln hat jedoch nicht nur den Nachteil eines hohen Durchflußwiderstandes, sondern auch den, daß die Flüssigkeit in Stromfäden relativ großen Querschnittes durch die Schüttung hindurch rinnt und daß beim Reinigen von Gasen von dispergiertem Staub und FlUssigkeit die Strömung sehr wenig verwirbelt wird.
• Die Erfindung schafft einen Füllkörper, welcher unter anderem eine optimale Zersplitterung und Verteilung eines durch eine Füllkörperahüttung im Gegenstrom mit einem Gasstrom rinnenden undloder rieselnden Flüssigkeitsstromes bei optimaler Verwirbelung des durch das Füllkörperbett strömenden Gasstromes mit optimaler Schüttung vereinigt. Die Erfindung ermöglicht das dadurch, daß der Füllkörper als im wesentlichen hohle Gitterwerkkugel ausgebildet wird. Das Gitterwerk erstreckt sich dabei vorteilhaft überwiegend längs der Oberfläche der Kugel. Die das Gitterwerk bildenden Stäbe sind dabei vorteilhaft wie an sich bekannt von Rechteckquerschnitt oder quadratischem Querchnitt. Sie sollten so geführt sein, daß ein an einem Stab entlang rinnender Tropfen möglichst bald an eine Querkante gelangt, wo er entweder abtropft oder sich verteilen muß. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, wenn wenigstens ein Teil der Stäbe unterbrochen ist oder spitzwinklig abgeknickt verläuft.
• Damit ein Füllkörper, der die oben dargelegten Vorteile miteinander vereinigt, leicht herstellbar ist, kann man inn so ausbilden, daß die Gitterstäbe des Mantels auf der einen Halbkugel gegenüber den Stäben auf der anderen Halbkugel seitlich versetzt sind, wobei vorzugsweise jeweils zieii auf verschiedenen Kugelhälften einander angenähert gegenüberliegende Stäbe von verschiedenen Seiten an einer gemeinsamen senkrecht auf der (gedachten) Trennebene der beiden Halbkugeln stehenden Fläche anliegen. Ein derartiger Füllkörper kann auch mit nach innen ragenden Vorsprüngen versehen sein, um den Hohlraum desselben zu überbrücken.
• Derartige Vorsprünge erstrecken sich zweckmäßig etwa senkrecht zu der genannten Trennebene von den Gitterstäben in das Innere der Kugel.
• Derartige Füllkörper lassen sich bespielsweise aus kreisförmigen oder angenähert kreisförmigen Metallscheiben herstellen, indem man zentral zur Mitte der Scheibe hin zulaufende an einem außen um die Scheibe umlaufenden Rand zusammengehaltene Zungen aus der Scheibe ausstanzt und dann jede zweite Zunge in der einen Richtung aus der Ebene herausbiegt. In einem nächsten Arbeitsgang kann man die noch in der Ebene des Scheibenrohlings liegenden Zungen in der anderen Richtung ausbiegen, so daß ein angenähert kugelförmiges Gebilde entsteht, das vom äußeren Randring zusammengehalten wird, von dem die einzelnen Finger- oder Gitterstäbe längs der Kugeloberfläche verlaufen. An beiden Enden einer solchen Kugel entsteht wegen der Auswölbung der Gitterstäbe ein Loch. Ist ein derartiges Loch unerwünscht, so kann man beispielsweise einen Metall- oder Kunststoffzylinder durch die beiden von den Enden der ausgestanzten Finger umgrenzten Löcher unter Vorspannung schieben, so daß er dort festgeklemmt ist. Der Zylinder kann hohl sein, er kann auch selbst wieder perforiert sein, er kann auch radial nach außen ragende Vorsprünge haben. Auf diese Weise lassen sich einfach Füllkörper gemäß der Erfindung aus talzmaterial herstellen.
• Eine andere Möglichkeit zur Herstellung von Füllkörpern gemäß der Erfindung, und zwar die bevorzugte Möglichkeit, ist die Herstellung im Druckguß- oder Spritzgußverfahren je nach dem, ob der Füllkörper aus Metall oder Kunststoff bestehen soll. Die erfindungsgemäße Formgebung des Füllkörpers erlaubt es nämlich, mit einer zweiteiligen Spritzguß- oder Druckgußform auszukommenß da die auf der einen Hälfte der Kugel liegenden Stäbe des Gitterwerks jeweils gegenüber den auf der anderen Hälfte der Kugel liegenden Stäbe versetzt sind.
• Der Füllkörper gemäß der Erfindung ist zwar vorteilhaft kugelrund. Selbstverständlich sind Abweichungen möglich, solange diese von der Kugelform nicht so weit abweichen, daß die günstige Schüttmöglichkeit unter Vermeidung der Bildung von großen Zwischenräumen zu stark eingeschränkt wird. So wird z.B. eine bevorzugte Ausführungsform des Füllkörpers nach der Erfindung von einem Ringstab umlaufen, der außerhalb der Kugelfläche liegt, an welcher die übrigen Stäbe des Gittermantels des Füllkörpers von innen anliegen. Ferner können die Stäbez.B. mit Zacken oder Vorsprüngen versehen werden.
• Vorzugsweise verlaufen die Gitterstäbe kreisbogenförmig.
• Das erlaubt eine einfache Formgebung. Dem Grunde nach kann man natürlich auch die Gitterstäbe doppelt krümnien, indem man sie längs der Kugeloberfläche,beispielsweise zickzackförmig, laufen läßt. Das ist zwar relativ aufwendig, dafür aber optimal in bezug auf die technische Wirkung. In der Regel kommt man jedoch mit auf der Kugeloberfläche gerade, also längs Großkreisen der Kugel verlaufenden Stäben aus.
• Daher ist auch die Fläche, an der einander angenähert gegenüberliegende Stäbe anliegen, vorzugsweise eine Ebene.
• Die Größe der Füllkörper gemäß der Erfindung kann je nach dem Bedarf unterschiedlich gewählt sein. Vorzugsweise liegt der Durchmesser etwa zwischen 2,5 und 7,5 cm. bevorzugt liegt der Durchmesser bei 4,5 cm.
• Die Ausbildung wird besonders günstig, wenn ein Ringstab in der Trennebene verläuft. Von diesen (Hquatorial)-Rinstab können dann meridianförmig die Gitterwerkstäbe abragen. Vorzugsweise liegt der Ringstab außerhalb der Kugelfläche, in welche die übrigen Stäbe eingeschrieben sind.
• Das erleichtert die Fertigung.
• Wenn auch ein meridianförmiges Abragen der Gitterstäbe vom Ringstab bevorzugt wird, so können die Gitterstäbe auch anders, beispielsweise parallel zueinander verlaufen. In diesem Fall bilden die Gitterstäbe jeder Halbkugel vorteilhaft in der Projektion auf die Trennebene der halbkugeln ein Rechteckgitter.
• Damit das Innere der Kugel keinen freien Durchgang bietet, können sich senkrecht zur Trennebene der Halbkugeln Stäbe in und/oder durch das Innere des Füllkörpers erstrecken.
• Die Stäbe müssen nicht ausschließlich senkrecht zu der Trennebene verlaufen. Es können auch Stäbe quer zu dieser Ebene angeordnet werden. Ferner können auch Stäbe in der Kugeloberfläche verlaufen, welche sich quer zu den Stäben erstrecken, die längs Großkreisen von dem Ringstab abragen.
• Wird die Kugeloberfläche von einem Werk sich mehr oder weniger häufig kreuzender Stäbe gebildet, so erstrecken sich vorzugsweise Stäbe zwischen den Stabkreuzungspunkten des Mantels durch die genannte Trennebene. Diese Stäbe unterbrechen nicht nur den Hohlraum im Inneren der Kugel. Die Anordnung derartiger Stäbe vereinfaht auch die zum Herstellen des Füllkörpers im Druck- oder Spritzguß zu verwendende Form.
• Eine bevorzugte Form des Füllkörpers gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei längs Großkreisen senkrecht von dem erwähnten Rings ab abragenden Gitterstäben jeweils zwei nebeneinanderliegende Gitterstäbe einer Halbkugel sich im Abstand vor dem Punkt größten Abstands von der Trennebene zu einem Stabpaar vereinigen und daß derartige Stabpaare sich abwechselnd auf der einen und der anderen Seite der Trennebene derart erstrecken, daß in Umfangsrichtung in bezug auf die Mittelnormale der Trennebenen nebeneinanderliegende Stabpaare von verschiedenen Seiten an einer gemeinsamen Normalebene zur Trennebene anliegen.
• Bei dieser Konstruktion ragen vorteilhaft von den Vereinigungspunkten nebeneinanderliegender Gitterstäbe Stäube senkrecht auf die mittelebene zu. Diese Stäbe können sich im Bereich der Mittelebenen von beiden Seiten her treffen und dort beispielsweise einen Ring bilden. Bevorzugt enden diese Stäbe jedoch schon im Abstand vor der erwähnten Trennebene oder Mittelebene. Der Querschnitt dieser Stäbe ist dabei vorzugsweise so bemessene daß er ganz im Umriß der Projektion der beiden sich vereinigenden Stäbe auf die Trennebene liegt. Bei der erläuterten bevorzugten Konstruktion ist vorzugsweise jedes Stabpaar mittels eines senkrecht zur Trennebene verlaufenden Stabes auf ein jenseits der Trennebene liegendes Stabpaar abgestützt.
• Eine andere Möglichkeit zur einfachen Herstellung von Füllkörpern gemäß der Erfindung besteht darin, daß man sie aus mehreren ineinander verrastbaren Gitterkugelteilen zusammensetzt. Vorteilhaft werden diese Gitterkugelteile längs ihrer Trennfuge, an der sie zusammengefügt werden, jeweils von einem in sich zurücklaufenden Stab umlaufen. Vorzugsweise sind die ineinander verrastbaren Gitterkugelteile gleich. Das erleichtert die Fertigung. Bevorzugt wird der Füllkörper gemäß der Erfindung bei Zusammensetzung aus mehreren Teilen aus zwei ineinander verrastbaren Gitterhalbkugeln zusammengenetzt. In diese Falle werden die beiden Gitterhalbkugeln vorteilhaft Längs ihrer gemeinsamen Trennfuge von Rastlippen umlaufen, die ineinander greifen und so die ilalbkugeln zusammenhalten. Damit man mit einer einzigen Form für den Druck- oder Spritzguß der Halbkugeln auskommt, wird die Ausbildung vorteilhaft so getroffen, daß die Trennfuge in eine gerade Zahl von gleichen Umfangsteilen geteilt wird, urd daß di Rastlippen jeweils wenn sie auf einen Umfangsteil nach Innen ragen auf don beiden benachbarten Teilen nach außen ragen. Die Zahl der gleichen Umfangsteile ist dabei vorteilgaft mindestens vien Dadurch können zwei gleiche Teile jeweils ineinander geraatet werden, indem man die nach außen weisenden Rastlippen einer Halbkugel vor die nach innen weisenden Pastlippen einer anderen halbkugel bringt und die beiden Halbkugeln zusammendrückt.
• Die Ausbildung der Rastlippen kann in einer geeigneten beliebigen Art erfolgen. Derartige Rastlippen und Verbindungen sind in der Kunststoffechnik vielfach bekannt.
• Anstelle der Hastlippen können beispielsweise auch zwei Halbkugeln mit Randflanschen zusammengefügt werden, wobei in gleichmässiger Teilung auf jedem Randflansch Löcher zur Aufnahme von druckknopfartig in die Löscher einrastbaren Warzen mit derartigen Warzen abwechseln.
• Ist das Stabwerk entsprechend schlank, wie dies bevorzugt wird, so kann man von dem die bennfuge umlaufenden Stab jeweils Stäbe radial in das Innere der Kugel ragen lassen, so wie man auch vom Netzwerk jeder Halbkugel Stäbe (vorzugsweise senkrecht zur Trennebene) in das Innere der Halbkugel ragen lassen kann.
• Nachfolgend ist die Erfindung in Form von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
• Fig. 1 zeigt die Ansicht von oben auf die bevorzugte Ausführungsform eines kugelförmìgen Füllkörpers gemäß der Erfindung, der sich mit der erwähnten Trennebene in der Zeichenebene erstreckt.
• Fig. 2 zeigt den Schnitt II-II aus Fig. 1.
• Fig. 3 zeigt den gleichen Füllkörper in perspektivischer Darstellung.
• Fig. 4 zeigt in gleicher Darstellung wie Fig. 1 eine andere Ausführungsform eines Füllkörpers gemäß der Er-Erfindung, um die Vielzahl der gemäß der Erfindung möglichen Formen anzudeuten.
• Fig. 5 zeigt im Schnitt V-V aus Fig. 6 eine Gitterwerkhalbkugel, welche mit einer zumindest in bezug auf die Verbindung gleich ausgebildeten weiteren Halbkugel zu einem Füllkörper gemäß der Erfindung zusammengesetzt werden kann.
• Fig. 6 zeigt die Ansicht von oben auf den Halbfüllkörper gemäß Fig. 5.
• Fig. 7 zeigt die Ansicht von unten auf einen Teil von Fig.
• 5.
• Bei der nachfolgenden Beschreibung des in Fig. 1 bis 3 gezeigten Füllkörpers 1 sei angenommen, daß die oben erwähnte gedachte Trennebene zwischen den beiden Halbkugeln mit der Zeichenebene zusammenfällt. Diese Trennebene ist in Fig. 2 angedeutet und mit T bezeichnet. Sie erstreckt sch durch die Mitte des Ringstabes 2, der ebenso wie die meisten übrigen Stäbe Rechteckprofil aufweist.
• Vom Ringstab 2 erheben sich vier Stabpaare 3, 4, 5 und 6 nach oben, während vier weitere Stabpaare 7, 8, 9 und 10 sich nach unten, also in Fig. 1 hinter die Zeichenebene erstrecken. Die beiden Stäbe 3a, 3b, 4a, 4b und so weiter jedes Stabpaares ragen an ihrer Anschlußstelle an den Ringstab 2, wie aus den Figuren ersichtlich, soweit über die Trennebene hinaus, daß sie mit der jenseits der Trennebene liegenden zu dieser parallelen Oberfläche des Ringstabes 2 abschneiden. Die beiden Stäbe a und b jedes Stabpaares verlaufen in Form eines Kreisbogens mit einer Länge von etwas weniger als einem Viertelkreis längs senkrecht af der Ebene T stehender Großkreise einer Kugel, deren Oberfläche die in Fig.
• 1 dem Beschauer zugekehrten Oberflächen der Stabpaare 3, 4> 5 und 6 wenigstens angenähert angehören.
• An ihren dem Ringstab 2 (der von außen an der erwähnten Kugelfläche anliegt) abgewandten Enden laufen die Stäbe a, b jeweils zu einem Knotenpunkt 3c, 4c und so fort zusammen. Dieser Knotenpunkt liegt in einem solchen Abstand vom Scheitelpunkt der Kugel in bezug auf de Ebene T, daß die einander gegenüberliegenden Knotenpunkte c dort einen zylindrischen Durchgang durch die Kugel frei lassen, der senkrecht auf der Zeichenebene in Fig. 1 steht und dessen Durchmesser vorteilhaft etwa gleich einem Viertel bis einem Fünftel des Kugeldurchmessers ist.
• Von jedem Knotenpunkt c erstreckt sich senkrecht zur Ebene T in das Kugelinnere hinein ein Finger d, 4d und so fort, welcher in einem Abstand von der Ebene T endet, der vorteilhaft etwa gleich einer doppelten Kantenlänge des vorzugsweise rechteckigen Profils der Stäbe ist.
• Wenn gewünscht, können beispielsweise die in Fig. 1 dem Beschauer zugekehrten OberflächenderStäbe und auch die dem Beschauer ab liegenden Oberflächen der Stäbe gewölbt verlaufen. Vorzugsweise liegen sie jedoch in der erwähnten Kugelfläche. Sie können jedoch auch durch an diese Kugelfläche angenäherte Zylinderflächm begrenzt sein, wobei der Zylinderdurchmesser dann gleich dem Kugeldurchmesser ist. Diese Flächen sollten jedoch mit den senkrecht zum Beschauer in Fig. 1 verlaufenden Begrenzungsflächen der Stäben immer einigermaßen scharfe Kanten bilden, damit ein Abreißen von strömenden Flüssigkeitstropfen bzw. eine Verwirbelung des Gasstromes begünstigt wird.
• Wesentlich ist, daß die in Fig. 1 zur Zeichenebene senkrechten Flächen tatsächlich senkrecht sind, da längs dieser Flächen die in den beiden Formhälften befestigten Formkerne zum Gießen oder Spritzen des Füllkörpers beim Öffnen der Form an den entsprechenden Flächen des Füllkörpers senkrecht zur Zeichenebene in Fig. 2 gleiten müssen. Dementsprechend haben auch die Finger d ein Profil, welches überall von in Fig. 1 zur Zeichenebene senkrecht stehenden Flächen begrenzt ist und nirgends über die Projektion der zugehörigen Stäbe auf die Zeichenebene in Fig. 1 hinausragt.
• Wenn es auch den Grunde nach möglich ist, daß sich jeweils in Umfangsrichtung in bezug auf eine auf der Mitte von Fig.
• 1 senkrecht stehende Achse nebeneinanderliegende Stäbe b und a verschiedener Stabpaare überlappen oder einen gewissen Abstand voneinander haben, so wird es jedoch bevorzugt, daß diese benachbarten Stäbe jeweils an einer gemeinsamen Ebene 37, 74, 48, 85, 59s 96, 103 und 610 anliegen. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel sind diese Ebenen 37> 74 und so fort völlig frei von Stäben, die immer nur an diese Ebenen angrenzen, mit Ausnahme der Stellen, an welchen die Stäbe a und b einander überlappend an den Ringstab 2 anschließen, die am besten in Fig. 2 ersichtlich sind und der Stellen, an welchen die später zu erläuternden Stützstäbe an Stäbe a und b der Stabpaare anschließen.
• Wie die bisher beschriebene Zeichnung erkennen läßt, besitzt der Füllkörper gemäß der Erfindung eine Vielzahl von in ausreichendem Abstand voneinander verlaufenden Kanten und Ecken, welche einer Turbulenz und einem Abreißen von Flüssigkeitsströmungen und Gasströmungen entgegenkommen.
• In das Innere ragen die Finger d, die auch in diesem Raum Schikanen darstellen.
• Der Körper ist auch leicht zu entformen. Für die Herstellung des bisher beschriebenen Formkörpers (die Stützstäbe werden später erläutert) kann beispielsweise eine Form verwendet werden, deren Trennebene mit der Zeichenebene von Fig. 1 zusammenfällt. Diese Form besitzt zwei halbkugelförmige Aussparungen, von deren Grund jeweils in der Mitte ein Zylinder bis zur Trennebene der Form abragt, die auch mit der Ebene T zusammenfällt. Dieser Zylinder begrenzt die Finger d von innen. Ferner ragen vom Grunde einer halbkugelförmigen Höhlung im in Fig. 1 hinter der Zeichenebene liegenden Formteil im wesentlichen kugelsektorförmige Teile nach oben bis in die über der Zeichenebene in Fig. 1 liegende Formhälfte hinein. Diese in Fig. 1 von unten nach oben ragenden Formteile erstrecken sich jeweils zwischen den Ebenen 103 und'37, 74 und 48, 85 und 59 und 96 und 610. Die Kugelsegteile weisen Aussparungen auf, welche der Bildung der Finger c dienen. Ferner weisen sie längs ihrer Ksbogenkanten über der Zeichenebene in Fig. 1 Aussparungen zur Bildung der Stäbe 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b sowie 6a und 6b a£.
• Analog ausgebildete Kugelsektorteile ragen vom in Fig. 1 über der Zeichenebene liegenden Formteil nach unten in die Höhlung des hinter der Zeichenebene liegenden Formteils. Eine derart ausgebildete Form ist nicht nur einfach in der Herstellung. Sie hat den großen Vorteil, daß sie ohne bewegliche Kerne auskommt.
• Die erwähnten kugelsektorförmigen Formvorsprünge ragen natürlich nicht ganz bis zur auf der Zeichenebene senkrecht stehenden Mittellinie von Fig. 1 durch. Sie lassen vielmehr dort den erforderlichen Platz für den erwähnten Zylinder zur Bildung des zentralen Durchgangs frei.
• An dieser Stelle sei erwähnt, daß anstelle eines zylindrischen Durchgangs in der Mitte des Kugelkörpers dort auch Querbalken oder eine Kreuzanordnung vorgesehen sein können, die dann von den Fingern d getragen werden.
• Die bisher beschriebene Füllkörperkonstruktion ist nicht sehr biegesteif, so daß eine gewisse Schütthöhe der Füllkörper nicht überschritten werden kann. Um dem entgegenzuwirken, können Stützstäbe etwa nach Art der in den Zeichnungen dargestellten Stützstäbe 8e, 7e, 9e und 10e vorgesehen sein.
• Diese Stützstäbe stehen in Fig. 1 wiederum senkrecht auf der Zeichenebene. Der Stützstab 7e erhebt sich von der in Fig. 1 dem Beschauer zugekehrten inneren Oberfläche des Stabes 7b und ragt nach oben, wo er in der Kugelfläche endet, der die Außenoberflächen der Stäbe a und b und die InnenoberfEche des Ringstabes 2 angehören. Die übrigen Stützstäbe sind analog aufgebaut. Bei der gezeigten Konstruktion sind insgesamt vier Stützstäbe vorgesehen. Wenn gewünscht, können jedoch bei insgesamt acht Stabpaaren auch acht derartige Stützstäbe vorgesehen werden. Es können auch zwischen zwei benachbarten Stabpaaren mehrere Stützstäbe radial nebeneinander angeordnet werden. Bevorzugt wird jedoch die in der Zeichnung dargestellte Anordnung von vier oder allenfalls acht Stützstäben. Dadurch, daß die Stützstäbe e senkrecht zur Zeichenebene in Fig. 1 verlaufen, genügt es, zur Bildung derselben entsprechende Nuten in den Kugelsektorvorsprüngen der Form vorzusehen.
• Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ragt jeder Stützstab e von einer nach innen gekehrten Fläche eines Stabes a oder b ab und ist mit einer Seitenfläche des in bezug auf die Ebene T gegenüberliegenden Stabes b bzw. a verbunden. In Fig. 2 erkennt man die Schnittfläche, mit welcher der in Fig. 2 vor der Zeichenebene liegende Stützstab 10e an den Stab 3a anschließt sowie die Schnittfläche, mit welcher der in Fig. 2 von hinten an die Zeichenebene grenze-e Stützstab 8e an den dort vor der Zeichenebene liegenden Stab 5a anschließt.
• Bei der gezeigten Ausführungsforn sind viele Abwandlungen möglich. So können zum Beispiel die nach außen in bezug auf die Kugel weisenden Oberflächen der Stäbe a und b und/oder des Ringstabes 2 gezackt oder gerippt verlaufen.
• Das gleiche gilt für die nach innen in die Kugel ragenden Oberflächen der Stäbe a und b, in deren in größerem Abstand vom Ringstab 2 verlaufenden Teilen. Auch können beispielsweise parallel zum Rings ab 2 verlaufende Bogenstäbe im Abstand vom Anfang und Ende der Stäbe a und b eines Paares diese verbinden. Der Füllkörper kann statt der genauen Kugelform beispielsweise auch eine Ovalform oder Eiform haben. Die gekrümmt verlaufenden Kanten können auch durch an einer oder mehreren Stellen geknickt verlaufende gerade Kanten ersetzt werden.
• Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist nachfolgend anhand von Fig. 4 angedeutet, welche in gleicher Darstellung wie Fig. 1 eine andere Ausführungsform zeigt. Auch hier ist der Füllkörper 100 von einem Ringstab 101 umlaufen, der auch in diesem Ausführungsbeispiel außerhalb der Kugelfläche liegt an welcher das übrige Stabwerk des Füllkörpers von innen anliegt. Bei der hier dargestellten Konstruktion verlaufen drei Stäbe 102, 103 und 104 parallel zueinander von in Fig. 4 oben nach unten vor der Zeichenebene so, daß ihre dem Beschauer zugekehrten Oberflächen von innen an einer auf der Zeichenebene liegenden Halbkugelfläche anliegen. Die Stäbe verlaufen in der Projektion auf die Zeichenebene nicht genau gerade, sondern an den Kreuzungspunkten mit in der Projektion auf die Zeichenebene senkrecht zu diesen verlaufenden ebenfalls von innen an der erwähnten Halbkugelfläche in gleicher Art anliegenden Stäben 105, 106 und 107 jeweils schräg abgeknickt.
• Dadurch bildet das in der Zeichnung vor der Zeichenebene liegende Stabsystem 102 bis 107 in der Projektion auf die Zeichenebene ein angenähertes Orthogonalnetz, bei dem sich relativ kleine quadratische Durchbrechungen mit um zwei Stabbreiten vergrößerten quadratischen Durchbrechungen abwechseln, welch letztere jedoch abgeschrägte Ecken aufweisen. Zur Erleichterung des Verständnisses der Zeichnung sind die Mittellinien der Stäbe 106 und 103 strichpunktiert angedeutet.
• Ein analog aufgebautes Stabnetz erstreckt sich auf der hinter der Zeichenebene liegenden Hälfte des kugelförmigen Füllkörpers, wobei jedoch die Stäbe des dahinterliegenden Stabnetzes in der Projektion auf die Zeichenebene wiederum um eine Stabbreite gegen das vor der Zeichenebene liegende Stabnetz versetzt sind, so daß eine leichte Herstellung mittels einer zweiteiligen Form auch hier möglich ist. Hinter der Zeichenebene verlaufen in Fig. 4 von oben nach unten die Stäbe 110, 111 und 112, die sich mit den in der Projektion auf die Zeichenebene senkrecht zu ihnen verlaufenden Stäben 113, 114 und 115 kreuzen. Auch bei dieser Konstruktion erstrecken sich Vorsprünge der beidenFormhälften zur Herstellung des Füllkörpers jeweils durch die größeren oeffnungen des Gitternetzes bis zur Gegenseite, so daß der Raum im Inneren der Kugel lückenlos gefüllt wird, mit Ausnahme jedoch des zwischen den schrägen Brücken an den Kreuzungsstellen der Gitternetzstäbe liegenden Bereiche. Diese Bereiche lassen sich mit dem angedeuteten Formwerkzeug nicht ausfüllen, so daß dort Stäbe entstehen, welche sich senkrecht zur Zeichenebene durch die Kugel erstrecken. Diese sind durch Flächen begrenzt, die hinter den voll ausgezogenen Begrenzungslinien der schrägen Brücken des vor der Zeichenebene liegenden Stabnetzes und vor den gestrichelt angedeuteten Brücken des hinter der Zeichenebene liegenden Stabnetzes liegen. Im Ausführungsbeispiel haben diese Stäbe also quadratischen Querschnitt.
• So wie bei der Konstruktion gemäß Fig. 1 bis 3 die Zahl der Stabpaarein weiten Grenzen verändert werden kann, wenn auch die dargestellte Stabpaarzahl bevorzugt wird, so ist auch bei der Konstruktion gemäß Fig. 4 eine unterschiedlich dichte Ausbildung des Stabnetzes nöglich. Für viele Fälle wird es beispielsweise ausreichen, wenn sich auf jeder Seite nur sei durch eine kugelhalbierende Ebenen gehende Stäbe kreuzen. Dann erstreckt sich auch durch die Kugelmittel nur ein senkrecht zur Zeichenebene in Fig. 4 verlaufender Stab. Eine derart lockere Ausbildung hat wiederum den Vorteil, daß die Kugeln, wenn sie geschüttet sind, zum Teil ineinander eingreifen, was hier wiederum das gewünschte, dichte, unregelmEßige, scharfkantige Netz von Schikanen für die Strömung bildet.
• In Fig. 5 bis 7 ist eine Gitterwerkhalbkugel 120 gezeigt, welche mit einer zweiten gleichartig ausgebildeten Gitterwerkhalbkugel zu einem Füllkörper gemäß der Erfindung zusammengesetzt werden kann.
• Die Halbkugel 120 besteht im wesentlichen aus einem Ringstab 121, von welchem längs Meridiangroßkreisen weitere Stäbe abragen, die zusammen mit dem Ringstab 121 das Stabwerk des Füllkörpers bilden.
• Der Ringstab 121 ist in vier gleiche Umfangsteile von je 900 geteilt, die jeweils durch die angedeuteten Mittellinien m und n voneinander getrennt sind. In der in Fig. 5 oberen Hälfte des Ringstabes 121 hat dieser den aus Fig.
• 6 ersichtlichen Umriß. Die in Fig. 5 untere Hälfte des Ringstabs 121 besteht aus zwei nach innen ragenden Rastlippen 122, die in Fig. 5 und 6 jeweils rechts und links liegen sowie zwei weiteren nach außen ragenden Rast lippen 124. Jede RastXppe erstreckt sich genau über einen Umfang von 900 des Ringstabes 121. Die nach innen ragenden Rastlippen haben nahe ihrem in Fig. 5 unteren Rand eine etwas geringere lichte Weite als nahe ihrem in Fig. 5 oberen Rand, während die nach außen ragenden Rast lippen 124 nahe ihrem in Fig. 5 unteren Rand einen größeren Außendurchmesser haben als nahe ihrem in Fig. 5 oberen Rand. Die Innenflächen der Rast lippen 122 sind komplementär zu den Außenflächen der Rastlippen 124 geformt. Durch diese Ausbildung lassen sich zwei Gitterhalbkugeln 120 ineinander rasten, indem man jeweils die Rastlippen 122 der einen Halbkugel mit den Rast lippen 124 der anderen Halbkugel verrastet was unter elastischer Verformung der Rastlippe der vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden Halbkugeln erfolt.
• Damit an der Übergangs stelle einer nach außen weisenden Rast lippe auf eine nach innen weisende Rastlippe keine übermäßige Querschnittsschwächung des Ringstabes 121 auftritt, verläuft die durchlaufende obere Hälfte des Ringstabes 121 an den Übergangsstellen der Rastlippen in der aus Fig. 6 ersichtlichen abgeschrägten Weise.
• Vom Ringstab 121 ragen jeweils mit einer Seite an den durch die Mittellinien m und n definierten rechtwinklig aufeinander und auf der Zeichenebene stehenden Ebenen anliegende Stäbe 130 ab. Wegen der Einfachheit der Formgebung liegen jeweils die beiden in der Zeichnung rechten Stäbe 130 von rechts an den beiden genannten Ebenen an, während die beiden in der Zeichnung links liegenden Stäbe 130 von links an den genannten Ebenen anliegen, wie dies am besten aus Fig. 6 ersichtlich ist. Vier weitere Stäbe 131 und 132 ragen jeweils in der Mitte zwischen zwei Stäben 130 vom Rings ab 121 ebenfalls längs Großkreisen der Kugel nach oben und tragen zusammen mit den Stäben 130 einen Ring 134 in der aus Fig. 5 und 6 ersichtlichen Weise. Die Stäbe 132 überragen ebenso wie die Stäbe 130 den Ring 134 etwas nach innen, während die Stäbe 130 im Ring 134 enden, da jeweils die den Stäben 131 benachbarten Stäbe 130 etwas näheraneinanderliegen als die den Stäben 132 benachbarten Stäbe 130.
• Vom Ring 134 ragen senkrecht zur Zeichenebene in Fig. 6 vier Stäbe 135 in das Innere der Halbkugel. Statt dieser vier Stäbe können beispielsweise auch acht oder weniger als vier Stäbe vorgesehen werden. Diese Stäbe verringern einen übermäßig großen freien Raum im Inneren des fertigen Füllkörpers. Zum gleichen Zweck kann man auch vom Ringstab 131 Stab stücke radial nach innen ragen lassen, wenn man dafür sorgt, daß diese Stabstücke in der Projektion auf die Zeichenebene in Fig. 6 enden, bevor sie die Projektion des Ringes 135 erreicht haben. Läßt man diese radial nach innen ragenden Stäbe noch weiter laufen, so wird die Form sehr kompliziert.
• Auch bei der Konstruktion gemäß Fig. 5 bis 7 haben die Stäbe vorteilhaft wenigstens angenähert quadratischen Querschnitt. Wählt man die Stabzåhl größer, so kann es sich empfehlen, die Stäbe rechteckig auszubilden, wobei dann die Dicke der Stäbe in Richtung des Kugelradius größer ist als die Dicke der Stäbe in Kugelu'nfangsrichtung.
• Die mittlere Kantenlänge des rechteckigen Querschnitts der Stäbe liegt vorteilhaft etwa bei 3 bis 10% des Kugeldurchmessers, bevorzugt etwa bei 5 bis 6% desselben.
• Die Abstände der Vereinigungspunkte der Stäbe von Stabpaaren der ersterläuterten Ausführung voneinander liegen vorteilhaft in der Größenordnung von 5 bis 15S des Kugeldurchmessers, vorzugsweise bei etwa 10% desselben. Das Gesamtvolumen des Stabwerkes liegt vorteilhaft bei 5 bis 15%, vorzugsweise bei etwa 9% des Gesamtkugelvolumens.
• Im Hinblick auf die wesentliche Bedeutung der geometrischen Beziehungen des Füllkörpers gemäß der vorliegenden Erfindung wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß in bezug auf diese auch die zeichnerische Darstellung zum wesentlichen Inhalt der Offenbarung erfindungswesentlicher Merkmale gehört.

Claims (19)

Patentansprüche:

1. Einen Gitterwerkmantel aufweisender Füllkörper für Stoff- und/oder Wärmeaustausachkolonnen, Wascher, Tropfkörper und dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkörper (1, 100) Kugelform hat.

2. Füllkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterstäbe (3a, 3b, 4a, 4b,...) des Mantels auf der einen Halbkugel gegenüber den Stäben (7a, 7bn 8a, 8b, ...) auf der anderen Halbkugel seitlich versetzt sind.

3. Füllkörper nach Anspruch 1 oder 2> dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei auf verschiedenen Kugelhälften einander angenähert gegenüberliegende Stäbe von verschiedenen Seiten an einer gemeinsamen senkrecht auf der Trennebene (T) der beiden Halbkugeln stehenden Fläche (37, 74, 48, 59, 96, 103, 610) anliegen.

4. Füllkörper nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterstäbe (2, 3a, 3b, 7a, 7b, ..

kreisbogenförmig verlaufen.

5. Füllkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche, an der zwei einander angenähert gegenüberliegende Stäbe (3b und 7a, 7b und 4a, 4b und 8a, ...) anliegen, eine Ebene (37, 7h, 48, ...) ist.

6. Füllkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ringstab (2) in der Trennebene (T) der Halbkugeh verläuft.

7. Füllkörper nach einem der Ansprüche i bis Ó, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterstäbe (102 bis 1103 jeder Halbkugel in der Projektion auf die Trennebene der Halbkugeln ein Rechteckgitter bilden.

8. Füllkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterstäbe (3a, 3b, 7a, 7b, ...) längs zu der Trennebene (T) der Halbkugeln senkrecht stehenden Großkreisen verlaufen.

9. Füllkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich senkrecht zur Trennebene der Halbkugeln (Stäbe (3d, 4d, 7d, 8d) in und/oder durch das Innere des Füllkörpers (1, 100) erstrecken.

10. Füllkörper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich Stäbe zwischen den Stabkreuzungspunkten des Mantels durch die genannte Trennebene erstrecken.

11. Füllkörper nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei in Umfangsrichtung in bezug auf eine Achse zu der erwähnten gedachten Trennebene auf der gleichen Seite von derselben nebeneinanderliegende Gitterstäbe sich im Abstand vor dem Punkt größten Abstandes von der Trennebene zu einem Stabpaar (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10) vereinigen und daß derartige Stabpaare sich abwechselnd auf der einen und der anderen Seite der Trennebene (T) derart erstrecken, daß in Umfangsrichtung in bezug auf die Mittelnormale der Trennebene nebeneinanderliegende Stabpaare (3 und 7, 7 und 4, 4 und 8 ...) von verschiedenen Seiten an einer gemeinsamen Normalebene (37, 74, 48, ...) zur Trennebene (T) anliegen.

12. Füllkörper nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß von den Vereinigungspunkten (3c, hc, 5c, 5c> ...) nebeneinanderliegende Gitterstäber(3a und 3b, 7a und 7b, ...) Stäbe (3d, 4d, 5d, ...) auf die Mittelebene (T) zuragen.

13. Füllkörper nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Stabpaar (3, 4, 5, ...) mittels mindestens eines senkrecht zur Trennebene (T) verlaufenden Stabes (7e, 8e, 9e, lOe) auf ein jenseits der Trennebene (T) liegendes Stabpaar abgestützt ist.

14. Füllkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß er ausmehreren ineinander verrastbaren Gitterkugelteilen besteht, die vorzugsweise längs ihrer Trennfuge jeweils von einem in sich zurücklaufenden Stab umlaufen werden.

15. Füllkörper nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die ineinander verrastbaren Gitterkugelteile gleich sind.

16. Füllkörper nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß er aus zwei ineinander verrastbaren Gitterhalbkugeln besteht.

17. Füllkörper nach Anspruch 15, oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gitterhalbkugeln langs ihrer gemeinsamen Trennfuge von Rastlippen umlaufen werden, die ineinandergreifen und so die Halbkugeln zusammenhalten.

18. Füllkörper nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennfuge in eine gerade Zahl (die größer als vier ist) von gleichen Umfangsteilen geteilt ist und daß die Rastlippen jeweils, wenn sie auf einen Umfangsteil nach innen ragen, auf den beiden benachbarten Teilen nach außen ragen.

19. Füllkörper nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß von dem die Trennfuge umlaufenden Stab Stäbe radial in das Innere der Kugel ragen.