DE2521442A1 - Sattelkoerper - Google Patents

Description

252U42

PATENTANWALT D-1 BERLIN 33 ₁₂ 5 1975

MANFREDMIEHE FALKENRIED 4

Telefon: (030) 8 3119 50

Diplom-Chemiker Telegramme: INDUSPROP BERLIN

Telex: 018544J

US/52/2230 FD 4060

GLITSCH INC.
P.O. Box 6227, Dallas, Texas,USA

Sattelkörper

Es wird ein verbesserter Sattelkörper für die Anwendung als ein Füll- oder KOntaktelement geschaffen, der in eine Form ähnlich eines inneren Umfangshalbabschnittes eines hohlen Torus geformt ist, wobei die entsprechenden Kanten in allgemein parallelen Ebenen relativ zu einer guerseitigen Achse des Torus und in allgemein der gleichen Ebene wie die Querschnittsachse des Torus vorliegen, sowie jede Kante eine Mehrzahl einteiliger Vorsprünge aufweist, die Spitzen bilden, welche sich über eine ausgewählte Strecke von der Oberfläche benachbart der benachbarten entsprechenden Kante aus erstrecken, um so Tropfpunkte für die Flüssigkeit zu ergeben und in einem Abstandsverhältnis der Elemente voneinander dergestalt zu führen, daß praktisch kein Zusammenlaufen der Flüssigkeiten erfolgt unabhängig davon wie die Sattelkörper benachbart zueinander in dem Turm angeordnet sind.

Die Erfindung betrifft einen verbesserten Sattelkörper für die Anwendung in Gas- und Flüssigkeits-Kontaktvorrichtungen. Sattelkörper der hier beschriebenen Art sind bereits angewandt worden. Die Bauart dieser Vorrichtungen hat jedoch gelegentlich deren wirksame Anwendung in Behandlungstürmen behindert bedingt durch Probleme, die mit dem Absitzen des Kühlbettes und dem Einschluß übermäßiger Flüssigkeitsmengen in dem Turm zusammenhängen bedingt durch ein Zusammenlaufen oder Eindämmen der Flüssigkeits-

50988A/0767

bestandteile in denselben.

Eines der mit den Sattelkörpern der oben beschriebenen Art verbundenen Probleme besteht darin, daß dieselben dazu neigen miteinander dergestalt in Eingriff zu kommen, daß die effektive Oberfläche derselben verringert wird, da bestimmte Oberflächen eines Sattelkörpers mit einem anderen in Eingriff kommen, wodurch jeder wirksame Kontakt der im Gegenstrom durch das Sattelkörperbett hindurchtretenden Flüssigkeiten und Dämpfen ausgeschlossen wird. Ein weiteres einschlägiges Problem besteht darin, daß die Betten nach einer bestimmten Nutzungszeit dazu neigen, abzusitzen. Die effektive Oberfläche für das gesamte Bett kann hierdurch erheblich verringert werden, der Druckabfall kann über annehmbare Grenzwerte hinausgehen,und das abgesetzte Bett kann zu Dämmen für die Chemikalien und/oder Flüssigkeiten werden, so daß ein Zusammenlaufen oder Ansammeln dergestalt erfolgt, daß der wirksame Gegenfluß der Flüssigkeiten und Dämpfe im Inneren des Bettes wesentlich verringert wird.

Erfindungsgemäß wird die Anwendung von Sattelkörpern und eine Bauart derselben dergestalt in Betracht gezogen, daß nicht nur das Absitzproblem praktisch vollständig ausgeschaltet wird, sondern auch das Zusammenlaufen jedweder Flüssigkeit praktisch unmöglich gemacht wird bedingt durch die wirksame Trennung der Sattelkörper, wie es durch die Bauart derselben gegeben ist. Weiterhin kann die Anzahl der pro Volumeneinheit erforderlichen Sattelkörper gegenüber herkömmlichen Satteleikörpern verringert werden, und dies bedingt teilweise durch die verbesserte Trennung zwischen Sattelkörpern und der größeren Starrheit, wie sie durch die weiter unten beschriebene Bauart bedingt wird. Nachdem ein übermäßiges Absitzen ausgeschaltet worden ist, wird die durch die effektive Oberfläche bedingte Wirkung bei eirem Wert stabilisiert, der für ein spezielles Volumen der Sattelkörper in dem Turm berechnet ist. Da die Sattelkörper stets voneinander getrennt sind und sich nicht über einen vorhersagbaren und annehmbaren Grenzwert absetzen, wird in dieser Hinsicht der Druckabfall stabil gemacht und bleibt wesentlich kleiner als bei den Sattelkörpern

509884/0767 - 3 -

252U42

nach dem Stand der Technik, die dazu neigen eng verdichtet zu werden.

Eine der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, einen Sattelkörper zu schaffen, der wirtschaftlich in der Herstellung ist und zu einer ausreichenden Trennung von anderen benachbarten Sattelkörpern führt unter Ausschließen der angegebenen Probleme.

Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen Sattelkörper zu schaffen, der nach dem Einbringen in einen Behandlungsturm ein stabiles Bett bildet.

Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen Sattelkörper zu schaffen, der zu einer wirksamen Flüssigkeits- und Dampfberührungsoberflache führt, ohne daß im Inneren des Turms ein übermäßiger Druckabfall eintritt.

Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen Satelkörper zu schaffen, der nicht dazu neigt zusammenzufallen oder flachgemacht zu werden, so daß das Füllkörperbett bezüglich des Volumens und der effektiven Oberfläche für das Inberührungbringen von Flüssigkeit und Dampf relativ stabil bleibt.

Es wird ein verbesserter Sattelkörper für die Anwendung in Kontaktvorrichtungen als ein Füll- oder Kontaktelement geschaffen, der in eine Form ähnlich eines inneren Umfangshalbabschnittes eines hohlen Torus geformt ist, wobei die entsprechenden Kanten in allgemein parallelen Ebenen relativ zu einer querseitigen Achse des Torus und in allgemein der gleichen Ebene wie die Querschnittsachse des Torus vorliegen, sowie jede Kante eine Mehrzahl einteiliger Vorsprünge aufweist, die Spitzen bilden, welche sich über eine ausgewählte Strecke von der Oberfläche benachbart zu der benachbarten entsprechenden Kante aus erstrecken, um so Tropfpunkte für die Flüssigkeit zu ergeben und in einem Abstandsverhältnis der Elemente voneinander dergestalt zu führen, daß praktisch kein Zusammenlaufen der Flüssigkeiten erfolgt unabhängigdavon, wie die Sattelkörper benachbart zueinander in dem Turm angeordnet sind.

- 4 509884/0767

252H42

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Zeichnung eines chemischen Behandlungsturms , wobei ein Abschnitt entfernt ist und zeigt die Anordnung eines Bettes der erfindungsgemäßen Turmfüllelemente;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Sattelkörpers ;

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Sattelkörper nach der Figur 2;

Fig. 4 eine Seitenansicht des Sattelkörpers nach der Figur 2;

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 nach der Figur 4;

Fig. 6 eine Stirnansicht eines Sattelkörpes nach der Figur 2;

Fig. 7 eine abgewandelte Ausfuhrungsform des ERfindungsgegenstandes;

Fig. 8 eine Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Sattelkörpers und zeigt eine Konfiguration für einen gestanzten Sattelkörper.

Die Figur 1 zeigt allgemein einen chemischen Behandlungsturm 10, in den Flüssigkeiten L und Dämpfe V im Gegenstrom zueinander geführt werden. Der Turm 10 ist hier so gezeigt, daß ein Abschnitt entfernt ist, um so die allgemeine Arbeitsweise des erfindungs gemäßen Sattelkörpers zu erläutern. Es ist hier eine Tragvorrichtung oder Boden 11 wiedergegeben, auf dem eine Vielzahl der
Sattelkörper 12 angeordnet werden. Die Sattelkörper werden auf dem Boden 11 wahllos dadurch verteilt, daß die Sattelkörper einfach
eingeworfen und grob die Verteilung derselben vermittels jedes
geeigneten Verfahrens einheitlich gemacht wird. Die Dämpfe V und Flüssigkeiten L fließen im Gegenstrom zueinander und vermischen
sich so, wie es durch die Anwendung des Füllmaterials und des
speziellen betreffenden Verfahrens vorgesehen ist. Die Flüssigkeiten fließen über die verschiedenen Oberflächen des Sattelkörpers, während die Dämpfe mit diesen Oberflächen in Abhängigkeit
von speziellen Verfahren in Wechselwirkung treten.

509884/0767

2521U2

In der Figur 4 ist eine Seitenansicht des Sattelkörpers wiedergegeben, die einer Seitenansicht eines halbkreisförmigen Elementes oder halbkreisförmigen Rings ähnelt. Tatsächlich ist jedoch die allgemeine Form des Sattelkörpers in der Figur 2 gezeigt und es handelt sich um einen inneren ümfangshalbabschnitt eines hohlen Torus mit drei Achsen, und zwar einer symmetrischen Achse oder mittleren Achse A, einer querseitigen Achse B und einer Querschnittsachse C. Diese Achsen liegen senkrecht zueinander vor und beschreiben allgemein das geometrische Verhältnis des Torus mit herkömmlichen Beschreibungsmaßnahmen.

Der Sattelkörper 12 weist eine Mehrzahl an Tropfpunkten 13 mit ausgewählter Länge auf, die sich gleichzeitig oder alternierend von den Kanten 14 des Sattelkörpers aus erstrecken. Diese ebenfalls in den Figuren 3, 4 und 5 gezeigten Kanten 14 liegen parallel zueinander vor und in Ebenen praktisch paralel zu einer Ebene einschließlich der querseitigen Ebene B. Ein weiterer Satz an Kanten 15 ist abwechselnd in der gleichen Ebene angeordnet, die die Querschnittsebene des Torus C einschließt. Diese Kanten 15 weisen ebenfalls Tropfpunkte 16 mit ausgewählter Länge auf, die bezüglich der Länge der Tropfpunkte 13, siehe weiter oben, unterschiedlich sein kann. Die Punkte 13 und 16 sind gleichmäßig längs der entsprechenden Kanten 14 und 15 und an den inneren und äußeren Kanten derselben angeordnet. Es versteht sich, daß Veränderungen bezüglich des Abstandsverhältnisses der Punkte möglich und wahrscheinlich für den Fall sind, daß dies für unterschiedliche Anwendungsgebiete erforderlich ist.

Die Figuren 3 und 4 zeigen den Sattelkörper mit abwechselnden Punkten 13, jedoch ist anhand der Beschreibung eindeutig, daß die Punkte 13 auch so angeordnet sein können, daß sich dieslben von beiden Seiten der Kante 14 gleichzeitig aus erstrecken können. Die Figur 7 zeigt diese abgewandelte Ausführungsform in einer weggebrochenen Darstellung mit der Kante 14· und den Punkten 13*.

509884/0767 - 6 -

Der Sattelkörper 12 weist ein Loch 17 mit Querteilen 18 auf, die Rippen des Sattelkörpers bilden. Diese Querteile führen bei dem Sattelkörper zu einer Verbesserung dermechanischen Festigkeit und vermitteln demselben Starrheit und ergeben ebenfalls Tropfpunkte, an deren äußeren Enden, und dies ist deutlicher in der Figur 4 und in dem Querschnitt nach der Figur 5 wiedergegeben. Es liegen auch weitere Rippen 19 vor, die jedoch nicht die öffnung des Loches 17 kreuzen. Das Loch verhindert jedwedes Zusammenlaufen oder Ansammeln der chemischen Produkte für den Fall, daß der Sattelkörper sich in einerungewöhnlichen Lage befindet. Weiterhin führt das Loch 17 zu einem Durchlaß für den Dampffluß, wodurch der Druckabfall über das Bett verringert wird.

Es ist zu beachten, daß die Rippe 18' in dem Loch asymmetrisch ist. Diese Asymmetrie verhindert ein dichtes Zusammenrücken oder enge Nachbarschaft von zwei Sattelstücken und demgemäß Sammeln von Flüssigkeiten auf benachbarten Oberflächen und dies könnte möglich sein, wenn zwei Sattelstücke in der geschilderten Weise miteinander in Wechselwirkung treten. Um dies zu erläutern, ist die Rippe 18' in der Figur $ mit sich verändernder Breite gezeigt, da die äußere Kante 0 und die innere Kante I, die mit dem eigentlichen Sattelkörper in Eingriff stehen, versetzte Radien besitzen. Die Radien Rl und R2 besitzen unterschiedliche Größe und sind um die Strecke D versetzt, die Kante 18· ist breiter in Richtung auf den Mittelpunkt 23 als an den Enden 24. Dies bedingt eine Asymmetrie, die einen engen Eingriff oder Wechselwirkung mit anderen ähnlich geformten Teilen der anderen Sattelkörper verhindert, so daß ein Zusammenlaufen oder Ansammeln der Flüssigkeit praktisch verhindert wird.

Dieses Prinzip ist ebenfalls in der Figur 3 erläutert, wo R 3 und R4 Radien unterschiedlicher Größe versetzt um die Spitze D sind unter Ausbilden einer asymmetrischen Kante 15.

Eine weitere Möglichkeit, um ein Zusammenlaufen oder Ansammeln von Flüssigkeit zu verhindern, besteht darin, die Tropfpunkte über die Kanten hinaus wesentlich zu verlängern, so daß bei

509884/0767 - ₇ -

252U42

wechselseitigem Eingriff der Sattelkörper ähnlich geformte Oberflächen nicht fluchtend miteinander in Eingriff kommen und hierdurch wird ein Zusammenlaufen oder Ansammeln der Flüssigkeit praktisch unmöglich, da die Flüssigkeiten zwischen den trennenden Tropfstellen fließen, die eine Oberfläche von einer anderen trennen. Jede der inneren und äußeren Oberflächen des Sattelkörpers ist so ausgelegt, daß sich dieser Schutz durch abwechselndes Anordnen der Tropfstellen an den Oberflächen ergibt.

Es ist wesentlich,den hier beschriebenen Schutz zu haben, da die erfindungsgemäß erzielten Vorteile von der Tatsache abhängen, daß ein Ansammeln der Flüssigkeit und Druckabfälle verringert werden, da die Sattelkörper sich nicht absetzen und eng miteinander in Eingriff stehen. Die erfindungsgemäßen Sattelkörper arbeiten wie jedes andere Füllmaterial und setzen sich im Laufe der Zeit etwas ab. Das auftretende Absetzen ist jedoch bei den erfindungsgemäßen Sattelkörpern in einem Ausmaß verringert, daß dieses vorhersagbar ist, und es wird stets die effektive Oberfläche pro Volumeneinheit des Füllmaterials innerhalb bestimmter Grenzwerte aufrechterhalten.

Bei den Vorrichtungen nach dem Stand der Technik war es nach dem Eintreten des Absitzens möglich, daß eine erhöhte Flüssigkeitsmenge eingefangen wird, die effektive Oberfläche, die für den Gegenstrom von Flüssigkeit und Dampf zur Verfügung stand wesentlich verringert wurde, sowie sich eine Erhöhung des Druckabfalls durch das Bett ergab. Erfindungsemäß jedoch, und zwar selbst wenn ein Absetzen eintritt, verhindern die Tropfstellen und die Verlängerungen derselben, die sowohl nach außen und innen bezüglich der Kanten gerichtet sind, daß sich irgendeine der Oberflächen wechselseitig in einen engen Eingriff bringen. Dies führt in wirksamer Weise zu einem Sattelkörper, der pro Volumeneinheit eine vorhersagbare effektive Oberfläche besitzt und über seine Lebensdauer hin stabil bleibt.

Es versteht sich, daß der erfindungsgemäße Füllkörper bei zahlreichen Verfahren angewandt werden kann. So z.B. bei unterschiedlichen Kombinationen eines Inberührungbringens von Flüssigkeit-Dampf -Feststoff , Betten bei der Behandlung von Abwasser, chemische

509884/0767 " ⁸ "

252U42

Behandlung und Wärmeaustausch. Anhand dieser Angaben ergeben sich für den einschlägigen Fachmann zahlreiche Anwendungsgebiete bezüglich spezieller Verfahren.

Die erfindungsgemäßen Füllkörper können aus einer Vielzahl unterschiedlicher Materialien gefertigt sein. Bei bestimmten Arten von Verfahrensgängen bei relativ niedriger Temperatur können Kunststoffe unterschiedlicher Arten für das Herstellen derselben vermittels Spritzguß angewandt werden. Bei Hochtemperatur-Verfahren
bei denen ein Kunststoff deformiert oder schmelzen kann, kann ein ausgeformtes Metall angewandt werden. Dasselbe kann vermittels
Pulverspritzguß und Sinterungsverfahren hergestellt werden. Zu
weiteren Beispielen möglicher Verfahren gehört ein Stanzen oder
Spritzgießen. Durch ein Stanzen würde jedoch die Querschnittskonfiguration geringfügig gegenüber der Darstellung nach der
Figur 8 verändert werden. Bei den Materialien kann es sich um Kunst stoff eines geeigneten Materials bis zu pulverisiertem Metall,
Metall in flüssiger und Blechform, keramische Stoffe und Glas
handeln. Das Material und das angewandte Verfahren werden in
Abhängigkeit von dem speziellen Anwendungsgebiet des Sattelkörpers modifiziert. Das in der Figur 8 gezeigte Sattelelement weist
Rippen 25 auf, die in dem Sattel als Vertiefungen ausgebildet
sind. Die in der Figur 8 gezeigten Rippen 25 vermitteln Festigkeit und können mit den festen Rippen 18 und 19, wie in der Bigur 5 gezeigt, gegenüber gestellt werden, wobei die in dem ersteren
Fall mittels Preßwerkzeugen ausgebildet werden und in dem letzteren Falle geformt sind.

Es wtrd erfindungsgemäß ein verbesserter Sattelkörper für die
Anwendung bei der ehemischen Behandlung in Türmen geschaffen, der die Form eines Schnittes eines hohlen Torus aufweist, sowie Versteifungsrippen und Tropfpunkte vorliegen, um einen wechselseitigen Eingriff der Sattelkörper miteinander zu verhindern, wodurch
ein Zusammenlaufen und Ansammeln chemischer Flüssigkeiten verhindert wird, sowie ein stabiler und vorhersagbarer Druckabfall durch das Sattelkörpermaterial pro Volumeneinheit erzielt wird.

509884/0787

Claims (21)

25 2144 Patentansprüche

1. Sattelkörper als Füll- oder Kontaktelement für die Verwendung in einem Bett einer Destillationsvorrichtung oder dgl., dadurch gekennzeichnet, daß derselbe eine Form ähnlich eines inneren, hohlen Umfangsabschnitts mit entsprechenden Kanten (14,15) in allgemein parallelen Ebenen relativ zu einer querseitigen Achse (D) des Abschnitts aufweist, weitere Kanten (14,15) in allgemein der gleichen Ebene wie der Querschnittsachse (C) des Abschnittes vorliegen, wenigstens eine Kante (14) eine Mehrzahl einteiliger Vorsprünge (13) aufweist, die Spitzen bilden und sich über eine ausgewählte Strecke von der Oberfläche benachbart zu der zugeordneten Kante (14) aus erstrecken unter Ausbilden von Tropfstellen für Flüssigkeiten (L) in Berührung mit dem Sattelkörper (12) und für das Trennen eines Sattelkörpers (12) von einem anderen in dem Bett dergestalt, daß praktisch kein Zusammenlaufen oder Anhäufen von Flüssigkeit (L) erfolgt unabhängig von der Lageanordnung der Sattelkörper (12) benachbart zueinander und unter Ausbilden einer stabilen Oberfläche mit einem vorhersagbaren Druckabfall pro Volumeneinheit der Sattelkörper (12).

2. Sattelkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sattelkörper (12) in Form eines toroidalen Halbabschnittes vorliegt.

3. Sattelkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichn e t , daß der Sattelkörper (12) ein asymmetrisch angeordnetes Loch (17) aufweist, die Querschnittsachse (C) querseitige Rippen (18) aufweist, die sich über die Länge und Breite des Sattelkörpers (12) erstrecken.

4. Sattelkörper nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine parallele Rippe (18¹) in den Ebenen parallel zu der querseitigen Ebene (B) vorliegt, sowie weitere symmetrisch in der Querschnittsebene (C) vorliegen, wenigstens

- 10 -

S0988A/0767

dieselben einen versetzten Krümmungsradius reativ zu der Querschnittsachse (C) des Sattelkörpers (12) besitzen.

5. Sattelkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tropfstellen (13) verjüngt zulaufen.

6. Sattelkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten in der Querschnittsebene (C) mit einem Krümmungsradius vorherbestimmten Betrages versetzt sind.

7. Sattelkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Loch (17) eine mit Rippe versehene Kante aufweist.

8. Sattelkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Kante der Tropfpunkte (13) einteilig mit den parallelen Oberflächen ausgeführt ist und verjüngt zuläuft zwecks Vermeiden des Ansammeins von Flüssigkeiten in Berührung zwischen denselben.

9. Sattelkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte längsseitige Abmessung relativ zu der gesamten breitseitigen Abmessung des Sattelkörpers (12) sich auf 2:1 beläuft.

10. Sattelkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tropfpunkte (13) abwechselnd an den inneren und äußeren Oberflächen des Sattelkörpers (12) relativ zu jeder der Kanten (14,15) angeordnet sind.

11. Sattelkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichn e t , daß die Tropfpunkte (13) gleichzeitig längs jeder der Kanten (14,15) angeordnet sind, die sich sowohl von den inneren als auch den äußeren Seiten derselben aus erstrecken.

12. Sattelkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tropfpunkte (13) gleichmäßig längs der Kanten (14,15) angeordnet sind.

- 11 -

509884/Q767

252U42

13. Sattelkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sattekörper (12) durch Spritzguß eines Kunststoffes ausgeformt ist.

14. Sattelkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sattelkörper (12) aus einem pulverförmigen Metall
ausgeformt und unter Ausbilden eines starren Elementes gesintert
ist.

15. Sattelkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (12) aus Metall spritzgegossen ist.

16. Sattelkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sattelkörper (12) aus Metall gestanzt ist.

17. Sattelkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sattelkörper (12) mit äußeren Tropfstellen (13)
ausgebildet ist.

18. Sattelkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sattelkörper (12) aus einem keramischen Material
gefertigt ist.

19. Sattelkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sattelkörper (12) aus einem Glasmaterial gefertigt ist.

20. Sattelkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein asymmetrisch angeordnetes Loch (17) so vorliegt,
daß dessen Mittelpunkt sich an der Schnittlinie der parallelen,
radialen und Querschnittsebenen (A,B,C) des Elementes befindet.

21. Sattelkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich querseitige Rippen über die Länge und Breite des
Sattelkörpers (12) erstrecken.

509884/0767