DE2818557C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Füllkörper und Füllungen ge­ mäß Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Derartige Einrichtungen sind zum Beispiel Kolonnen, Tropfenfängerkolonnen und Gasreiniger/Gaswäscher-Kolon­ nen, wie sie in der pharmazeutischen und in der chemi­ schen Industrie zu Destillationsarbeitsgängen, Absorp­ tionsarbeitsgängen und chemischen Reaktionen verwendet werden.

In zahlreichen Industriezweigen ist die Verwendung von Kühltürmen, Wärmeaustauschern, Tropfenabscheidern und Staubabscheidern sowie, zum Beispiel bei der Abwasser­ reinigung, die Zuführung von Sauerstoff in das Abwasser erforderlich. Alle diese Aufgaben können durch eine Strö­ mungsberührung zwischen flüssigen und gasförmigen Medien erreicht werden.

Zur Strömungsberührung von gasförmigen und flüssigen Medien dienende Kolonnen sind bereits seit langem be­ kannt. In bestimmten Fällen werden leere, senkrecht ange­ ordnete Kolonnen oder Türme, in denen die Flüssigkeit auf der inneren Mantelfläche herabrieseln kann oder in den Turm eingesprüht und so mit dem aufwärtsströmenden Gas in Berührung gebracht wird, eingesetzt. Die Wirksamkeit der Behandlung mit derartigen Vorrichtungen ist relativ gering.

Zur Zeit werden, beispielsweise für Destillations­ zwecke, in der chemischen Industrie Bodenkolonnen oder Füllkörperkolonnen oder -säulen eingesetzt.

Die Bodenkolonnen können in zwei Hauptgruppen einge­ teilt werden: Die Gegenstrombodenkolonnen (Brauseboden­ kolonnen) und die (Querstrombodenkolonnen (Überlaufboden­ kolonnen).

Der Vorteil der Bodenkolonnen liegt darin, daß in be­ zug auf die Flüssigkeits- und Gasverteilung praktisch überhaupt keine Schwierigkeiten auftreten; sie haben je­ doch den Nachteil des höheren spezifischen Druckverlustes, der mit einem höheren Energieverbrauch verbunden ist. Da­ bei ist auch ihre Belastbarkeit und Elastizität (Anpas­ sung an die sich ändernden Betriebsbedingungen) beschränkt.

Als Füllung von Füllkörperkolonnen oder -säulen werden im allgemeinen voneinander unabhängige Füllkörper mit klei­ neren Abmessungen oder neuestens aus Siebgewebe gefertigte Einsätze verwendet.

Die Siebgewebefüllungen werden von einem aus einem der­ artigen Material hergestellten, in der Kolonne oder in dem Turm senkrecht angeordnete Kanäle von geringem Durchmesser bildenden oder einem aus sich schräg kreuzenden Siebgewe­ beflächen bestehenden und den Innenraum der Kolonne bezie­ hungsweise des Turmes ausfüllenden Aufbau gebildet.

Die aus Füllkörpern bestehenden Kolonnenfüllungen setzen sich meistens aus einer lose aufgeschütteten unre­ gelmäßigen Menge derartiger Füllkörper zusammen, wobei je­ doch auch aus geordnet eingesetzten Füllkörpern bestehende Füllungen bekannt sind; im letzteren Falle sind die Füll­ körper in einer regelmäßigen geometrischen Anordnung in der Kolonne vorgesehen.

Die bekannten und zur Verwendung gelangenden Füllkör­ per unterscheiden sich im wesentlichen nur hinsichtlich ihrer Form voneinander, wobei die Bestimmung sämtlicher Füllkörperarten die gleiche ist: Durch Einsetzen vieler großflächiger Füllkörper in der Kolonne Verwirklichung einer möglichst gleichmäßigen Hohlraumbildung und eines großen Füllkörper/Zwischenraum-Volumens sowie Sicherstel­ lung einer spezifischen Berührungsfläche entsprechender Größe, und zwar durch die Verwendung von preiswerten Füll­ körpern, die gleichzeitig auch eine kompakte Einrichtung (bei hoher Wirksamkeit geringe Einrichtungsabmessungen) ergeben.

Da in den bekannten Füllkörperkolonnen eine gleich­ mäßige Flüssigkeits- und Gasverteilung überwiegend nicht oder nicht entsprechend sichergestellt werden kann, ent­ stehen innerhalb der Füllkörpermasse tote Räume geringer Wirksamkeit, das heißt an der erforderlichen Phasenbe­ rührung kaum mitwirkende Zonen. Die Füllungen sind gegen feste (schwebende) Verunreinigungsteilchen außerordentlich empfindlich, wobei sie leicht verstopft werden, so daß dann ihre Reinigung außerordentlich umständlich ist. Diese Fak­ toren beschränken die Verwendbarkeit der Füllkörperkolon­ nen beträchtlich. Aus regelmäßig angeordneten Füllkörpern bestehende Füllungen können im allgemeinen jeweils nur für ein spezielles Gebiet eingesetzt werden (zum Beispiel für die Vakuumdestillation).

Die (Volumen-) Wirksamkeit der bei Kühltürmen verwende­ ten Gitterkonstruktionen ist verhältnismäßig gering und das spezifische Einbauvolumen sehr groß.

Auf dem Gebiet der Abwasserreinigung beziehungsweise allgemein der Wasserbehandlung ist die Zuführung von Sauer­ stoff zum Wasser eine sehr wichtige Aufgabe. Hierzu wird im allgemeinen der Sauerstoff durch das Wasser durchgebla­ sen und/oder es werden mit einem mechanischen Rührwerk (Rotor) die in Nähe der Oberfläche liegenden Schichten des Wassers gerührt und zerstäubt, wodurch die Wasseroberfläche vergrößert wird, was das Eindringen des Luftsauerstoffes in das Wasser erleichtert. Einerseits ist die Wirksamkeit dieser Verfahren und Einrichtungen ziemlich niedrig und andererseits sind sie sehr kostenaufwendig, wobei jedoch ihre Anwendung zur Lösung von gewissen Wasserbehandlungs­ aufgaben unerläßlich ist.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß Einrichtungen, welche die Berührung der beiden Phasen, nämlich Gas (Dampf) und Flüssigkeit, auch bei extremen spezifischen Phasenströmen (zum Beispiel bei sehr geringem oder sehr starkem Berieseln) wirksam und bei vertretbarem baulichem Aufwand und Betriebsaufwand gewährleisten könnten, nicht bekannt sind.

Aus der DE-AS 20 60 178 ist eine Grid-Austauschpackung für Kolonnen mit Einbauelementen bekannt, in denen Durch­ trittsöffnungen durch Aufbiegen von flächenmäßig begrenz­ ten Bereichen des Grundmaterials der Einbauelemente aus­ gebildet sind.

Eine ähnlich ausgebildete Packung für Stoffaustausch­ kolonnen ist aus der DE-AS 25 16 078 bekannt. Dort sind Ra­ ster aus sich kreuzenden Bändern vorgesehen, die mit Lo­ chungen ausgebildet sind, wobei aus den Lochungen festste­ hende Lochlappen herausgebogen sind.

Aus der US-PS 40 04 609 ist ein Element zum Steuern des Stromes eines Fluids durch den Boden einer Kolonne be­ kannt, das nur in einer Richtung verformbare Zungen auf­ weist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Füllkörper und Füllungen für die Strömungsberührung von flüssigen und gasförmigen Medien zu schaffen, welche hinsichtlich ihrer Konstruktion und Fertigungsverfahrenstechnik einfach sind, welche in Kolonnen oder Säulen, Türme oder sonstige (zum Beispiel nach dem Kreuzstromsystem arbeitende) Einrichtun­ gen leicht einzubauen und von geringem Platzbedarf sind, welche gleichzeitig bei optimalem Energieaufwand eine Be­ rührung mit maximaler Wirksamkeit, das heißt großer Ma­ terial- und Wärmeübertragungsgeschwindigkeit, gewährleisten und welche auf den verschiedensten Gebieten der Technik auch unter veränderlichen Betriebsbedingungen (zum Beispiel bei sehr geringer und sehr starker Berieselung) zur Lösung der unterschiedlichsten Aufgaben erfolgreich verwendet wer­ den können.

Die Erfindung beruht auf der überraschenden Feststel­ lung, daß die Intensität der Berührung von Gasen (Dämpfen) und Flüssigkeiten und dadurch die Geschwindigkeit der Ma­ terial- und/oder Wärmeübertragung in hohem Maße erhöht wer­ den kann, wenn die Füllkörper aus von während der Strömung der Medien schwingende Elemente aufweisenden Wänden be­ grenzten Zellen oder nahe aneinander angeordnete schwin­ gende Elemente enthaltenden Platten bestehen, und daß mit ihnen aufgebaute Einrichtungen wirtschaftlich arbeiten, wenn diese Bauelemente unter Einwirkung des beziehungsweise der durch die Füllung strömenden Medien in Schwingung gera­ ten und, solange die Strömung anhält, in Schwingung blei­ ben. Im Bereich der Zellenwände beziehungsweise Platten be­ wirken die schwingenden Elemente eine intensive Zerstäubung der Flüssigkeit und die von den nahe aneinander befindli­ chen Platten abgestoßenen Flüssigkeitsteilchen prallen an­ einander, so daß auch eine sekundäre Zerstäubungswirkung eintritt, während andererseits die in die Zellen gelangen­ den Medien innerhalb derselben in eine wirbelnde turbulen­ te Bewegung gelangen, so daß die Berührung zwischen dem Gas und der Flüssigkeit auf einer sehr großen Fläche und bei einer kräftigen Bewegung mit maximaler Wirksamkeit ver­ läuft.

Die Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß somit da­ durch gelöst, daß die Elemente in der Ebene der Wände lie­ gen und durch die Strömung der gasförmigen und/oder flüs­ sigen Medien in Schwingungen versetzbar und in Schwingung zu halten sind und daß die Elemente über Spalte voneinan­ der getrennt sind.

Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Füllkörper werden die konsolenartigen Bauelemente von aus einem elastisch deformierbaren Blech bestehenden Zähnen gebildet.

Dabei sind vorzugsweise die Zähne aus dem Werkstoff der Zellenwand oder Kanalwand in einer sägezahnartigen Form ausgestanzt und in je einer Zellenwand oder Kanal­ wand je zwei sägezahnartige Zahnreihen einander gegenüber in der Weise angeordnet, daß die Spitzen der Zähne in die zwischen den Zähnen der gegenüberliegenden Zahnreihe be­ findlichen Zahnlücken hineinreichen, und zwischen den Zahn­ reihen ist ein im wesentlichen sägezahnförmiger Spalt aus­ gebildet.

Nach einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform werden die konsolenartigen Bauelemente von elastisch deformierba­ ren Drähten und/oder Stäben gebildet.

Dabei ist es bevorzugt, daß die elastisch deformierba­ ren Drähte und/oder Stäbe aus in zwei einander gegenüber­ liegenden Reihen verlaufenden, verzahnungsartig angeordne­ ten, einzeln mehrere elastisch deformierbare Drähte und/oder Stäbe aufweisenden Drahtzungen bestehen und die Drahtzungen der einzelnen Reihen in die Drahtzungenlücken der gegenüberliegenden Reihe hineinreichen, wobei zwischen den Drähten oder Stäben Spalte verlaufen.

Vorteilhafterweise sind die die Zahnreihen aufweisen­ den Blechteile mit ihren den Zähnen abgewandten Randtei­ len an je eine Traplatte befestigt.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Füllkörper bestehen sie aus aneinander wa­ benartig angeschlossenen Zellen.

Vorzugsweise haben die Zellen zur Eignung zur Unter­ bringung im Inneren einer Kolonne oder eines Turmes mit rechteckigem Querschnitt im wesentlichen sechseckigen Querschnitt und eine Hohlprismenform, wobei vier Zellen­ wände durch die Strömung der gasförmigen oder/und flüs­ sigen Medien in Schwingung versetzbare und in Schwingung zu haltende konsolenartige Bauelemente aufweisen.

Zweckmäßig sind die Zellen mittels zu ihrer Mittel­ achslinie senkrechter Befestigungs- und Abstandshaltekon­ struktionen miteinasnder verbunden und zum Anschließen an die Wand der mit dem Füllkörper oder den Füllkörpern zu betreibenden Einrichtung, beispielsweise einer Kolonne oder eines Turmes, eingerichtet.

Ferner ist es zweckmäßig, daß die Befestigungs- und Abstandshaltekonstruktionen von zwischen den benachbarten Zellen verlaufenden Abstandsrohren sowie in diesen Ab­ standsrohren geführten und zur Befestigung an die Wände der mit dem Füllkörper oder den Füllkörpern zu betreiben­ den Einrichtung eingerichteten Tragstangen, an die die Zellen aufgehängt sind, gebildet werden.

Auch sind zweckmäßig die Zellenwände an eine Profil­ form aufweisende Tragplatten, beispielsweise durch Ver­ schraubung, befestigt, wobei die Tragplatten im Falle von Zellen mit sechseckigem Querschnitt nach außen gebogene Schenkel aufweisende U-Profile sind.

Ferner bestehen vorteilhafterweise die Zellenwände aus zwei Zähne aufweisenden, verzahnten oder Drähte aufweisen­ den ineinandergreifenden Blechteilen, die mit Hilfe von Spannblechen an die eine Profilform aufweisende Tragplat­ ten befestigt sind.

Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Füllkörper sind die konsolenartigen Bauelemente innerhalb der einzelnen Zellenwände in verschiedenen Ebenen angeordnet.

Dabei können als eine Möglichkeit die Ebenen der kon­ solenartigen Bauelemente innerhalb der einzelnen Zellen­ wände miteinander einen kleinen, vorteilhafterweise 10° nicht übersteigenden, Winkel einschließen. Als andere Möglichkeit können die konsolenartigen Bauelemente in zwei zueinander parallelen Ebenen angeordnet sein.

Vorzugsweise schließen die die konsolenartigen Bau­ elemente aufweisenden Zellenwände der einen sechseckigen Querschnitt aufweisenden Zellen mit der Senkrechten einen Winkel von 91 bis 179° ein. Besonders bevorzugt ist ein Winkel von 135°.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Füllkörper sind die Drähte im in der Kanalwand vor­ liegenden Ausschnitt kammzahnartig so angeordnet, daß sie mit ihrem einen Ende an den oberhalb des Ausschnittes ver­ laufenden Wandteil befestigt sind und ihr anderes Ende im Bereich des unteren Endes des Ausschnittes verläuft.

Es ist bevorzugt, daß an beiden Seiten der Drahtreihe im unteren Drahtendenbereich Anschlagleisten angeordnet sind.

Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Füllkörper zur Verwendung für Oberflächenwärmeaus­ tauscher sind im Inneren der Zellen oder in den Kanälen Rohre zur Beförderung von strömendem Medium angeordnet.

Nach einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Füllkörper zur Verwendung für photochemi­ sche Reaktionsvorrichtungen sind im Inneren der Zellen oder in den Kanälen von Glas- oder Quarzrohren umgebene Glühbirnen angeordnet.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Füllung, ins­ besondere zur Strömungsberührung von gasförmigen und flüs­ sigen Medien, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß sie aus mehreren übereinander und/oder nebeneinander angeord­ neten erfindungsgemäßen Füllkörpern besteht.

Vorzugsweise verlaufen die zu den Wänden der in den miteinander benachbarten Füllkörpern verlaufenden Kanäle parallelen Kanalachslinien quer zueinander.

Vorteilhasfterweise besteht die erfindungsgemäße Fül­ lung aus Füllkörpern, deren konsolenartige Bauelemente von aus elastisch deformierbarem Blech bestehenden Zähnen gebildet werden, und/oder Füllkörpern, deren konsolenartige Bauelemente von elastisch deformierbaren Drähten und/oder Stäben gebildet werden.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden die Füllkörper von im Querschnitt stetig ineinander übergehende Trapezprofile aufweisende, abwechselnd unten oder oben offene Kanäle aufweisenden, zweckmäßig zusammen­ hängenden, Blechen gebildet, wobei die übereinander ange­ ordneten Füllkörper in der Füllung mit ihren im wesentli­ chen waagerecht liegenden Flächen direkt oder indirekt auf­ einander aufliegen und die schrägen Seitenwände der Kanäle die konsolenartigen Bauelemente aufweisen.

Mit der Erfindung sind zusätzliche neuartige vorteil­ hafte Wirkungen, welche bei den für ähnliche Anwendungen bestimmten bekannten Einrichtungen, zum Beispiel bei den in der pharmazeutischen und in der chemischen Industrie gebräuchlichen Füllkörperkolonnen beziehungsweise in der Abwasserreinigung zum Einsatz gelangenden Belüftungsein­ richtungen, nicht vorliegen, verbunden.

Ein grundlegender Vorteil der erfindungsgemäßen Füll­ körper oder Füllungen ist, daß sie bei optimaler Energie­ wirtschaft durch die mittels der Schwingungen der konso­ lenartigen Bauelemente hervorgerufene Zerstäubung und in­ nerhalb der Zellen wirbelnde turbulente Bewegung eine ma­ ximale Berührungswirksamkeit gewährleisten und dabei die Material- und/oder Wärmeübertragungsvorgänge zwischen den Medien bedeutend intensivieren. Die Schwingungen der kon­ solenartigen Bauelemente werden nämlich ohne zusätzliche fremde Energiezufuhr erreicht, es wird vielmehr lediglich die Energie, welche zur Einführung der in Berührung zu bringenden Medien in die Füllkörper oder die Füllung so­ wieso unbedingt erforderlich ist, genutzt und die beiden Phasen (die flüssige und die gasförmige Phase) geben wäh­ rend ihrer Strömung ohne jeden sonstigen Eingriff (zum Beispiel maschinelle Vibration) den konsolenartigen Bau­ elementen die Impulse, durch welche sie in Schwingungen geraten.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die konstruktionsmäßige Ausführung der erfindungsgemäßen Füllkörper oder Füllungen im Vergleich zu den zur Zeit ge­ bräuchlichen stets kompliziertere Formen, Konstruktionen und Fertigungsverfahrenstechniken bedingenden Füllkörpern sehr einfach und leicht ist, weshalb neben dem im Ver­ gleich zu den erzielten Ergebnissen niedrigen Betriebs­ aufwand auch der Investitionsaufwand der die erfindungs­ gemäßen Füllkörper oder Füllungen enthaltenden Einrichtun­ gen außerordentlich niedrig liegt. Dazu kommt noch, daß als Ergebnis der großen Wirksamkeit zur Lösung einer gege­ benen Aufgabe auch Füllkörper oder Füllungen mit kleine­ rem Platzbedarf als üblich, das heißt kleinere Abmessungen aufweisende Einrichtungen, ausreichend sind.

Eine weitere außerordentlich vorteilhafte Eigenschaft der erfindungsgemäßen Füllkörper oder Füllungen besteht darin, daß in ihnen keine toten Räume vorkommen und infol­ ge der ständigen Schwingungen die festen schwebenden Ver­ unreinigungsteilchen keine Verstopfungsgefahr bedeuten. Die erfindungsgemäßen Füllkörper oder Füllungen sind zur Verwirklichung praktisch jeder beliebigen Berührungsaufga­ be (wie Wärmeaustausch, Absorption, Gasreinigung, Kondensa­ tion, Verdampfung, Destillation, Durchführung von chemi­ schen Reaktionen beziehungsweise Sauerstoffzufuhr in Ab­ wässer) noch dazu auch unter veränderlichen Betriebsbe­ dingungen (zum Beispiel auch bei sehr geringer und sehr großer Berieselung), geeignet.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden beispielhaf­ ten Darlegungen in Verbindung mit den beiliegenden Zeich­ nungen näher erläutert.

Hierbei sind

Fig. 1 die Darstellung eines von einer einzigen Zelle gebildeten erfindungsgemäßen Füllkörpers in perspektivischer Ansicht,

Fig. 2 die Darstellung eines Details eines aus mehreren Zellen nach Fig. 1 bienenwabenartig aufgebauten erfindungsgemäßen Füllkörpers in (zur geometrischen Längsachse x der Zelle der Fig. 1) senkrechtem Schnitt,

Fig. 3 die Darstellung des in der Fig. 2 markierten Details A in einem größeren Maß­ stab,

Fig. 4 die Ansicht in Richtung des in die Fig. 3 eingezeichneten Pfeiles B,

Fig. 5 die Darstellung einer Füllkörper nach den Fig. 1 bis 4 enthaltenden zur wechsel­ seitigen Berührung von Flüssigkeiten und Dämpfen sowie zur Tropfenabscheidung dienenden Kolonne in schematischem senkrechtem Schnitt,

Fig. 6 die Darstellung eines Details einer Zelle, deren schwingende Elemente aus konsolenartigen elastischen Zungen zusammengesetzt sind, in der Ansicht der Fig. 4 ähnlicher abgewickelter Ansicht, zum Teil im Schnitt,

Fig. 7 die Darstellung des in der Fig. 6 markierten Details C in einem größeren Maßstab,

Fig. 8 die Darstellung eines Details eines waben­ artig aufgebauten erfindungsgemäßen Füllkörpers, der Wärmetauschrohre enthält, in senkrechtem Schnitt,

Fig. 9 die Darstellung eines Details eines waben­ artig aufgebauten Füllkörpers, der zur Durchführung einer photochemischen Reaktion geeignete Rohre ent­ hält, in senkrechtem Schnitt,

Fig. 10 die Darstellung einer Füllkörper nach den Fig. 1 bis 4 enthaltenden zur Berührung von Gasen und Flüssigkeiten im Querstrom dienenden Einrichtung in schematischem senkrechtem Schnitt und

Fig. 11 die Detaildarstellung einer erfindungsge­ mäßen Füllung in perspektivischer Ansicht, die aus schwingende Elemente enthaltenden in der Quer­ richtung zueinander übereinander angeordneten schrägen Platten zusammengesetzt ist.

Wie es aus der Fig. 1 zu ersehen ist, kann ein er­ findungsgemäßer Füllkörper auch aus einer einzigen Zelle 1, die bei dieser Ausführungsform von einem einen sechseckigen Querschnitt aufweisenden und innen hohlen prismenförmigen Körper gebildet wird, bestehen. Vier Wände 2, 3, 4, 5 der Zelle 1 haben aus einem elastisch deformierbaren Werkstoff gefertigte Zähne 6, die voneinander durch die Spalte 7, welche in diesem Falle einen zusammenhängenden sägezahn­ förmigen Gesamtspalt bilden, getrennt sind. Diese Zähne 6, welche in diesem Falle aus dem elastisch deformierbaren Werkstoff der die Zellenwände 2, 3, 4, 5 bildenden Bleche sägezahnförmig ausgeschnitten sind, bilden konsolenartige Bauelemente 100, welche durch die Strömung des Mediums in Schwingungen gebracht und in Schwingungen gehalten werden können. Die sägezahnartigen Zahnreihen 6 liegen einander gegenüber und die Spitzen der Zähne 6 reichen in die Lücken der gegenüberliegenden Zahnreihe 6 hinein. Die die konsolen­ artigen Bauelemente 100 aus den Zähnen 6 aufweisenden Zellenwände 2, 3, 4, 5 sind an profilförmige Trag­ platten 8, zum Beispiel durch Verschraubungen, befestigt. Diese Tragplatten 8 können an die Wandungen zum Beispiel einer Destillationskolonne befestigt sein, wobei diese Wandungen zugleich auch die beiden Enden der Zelle 1 ab­ schließen können. In diesem Falle ist die geometrische Mittel­ linie (Achslinie) x der Zelle 1 waagerecht und unabhängig davon, ob es sich um eine Einrichtung zur Berührung im Gegen­ strom oder im Querstrom handelt, verlaufen die Wände 2, 3, 4, 5 in der Querrichtung zum strömenden Medium beziehungsweise zu den strömenden Medien.

Ein aus einer einzigen Zelle 1 bestehender Füllkörper gelangt jedoch außerordentlich selten, nur in speziellen Fällen zur Anwendung und die Füllkörper sind im allgemeinen so ausgebildet, daß durch die Anordnung mehrerer Zellen der in der Fig. 1 dargestellten Art oder von anderer Aus­ führung nebeneinander ein wabenartiger Zellenaufbau vorliegt, wie es in den Fig. 2 bis 4 dargestellt ist. Da der Zellen­ aufbau aus Zellen 1 nach der Fig. 1 zusammengesetzt ist, gelten die dort verwendeten Bezugsziffern sinngemäß auch in den Fig. 2 bis 4. In der Fig. 2 ist mit der dicken strichpunktierten Linie und der Bezugsziffer 9 die Be­ festigungs- und Abstandshaltekonstruktion der Zellen 1 be­ zeichnet. Der Anschluß der Zellenwände 2, 3, 4, 5 an die Tragplatten 8 ist mit Hilfe von Spann- beziehungsweise Druckblechen 10 und Schrauben 11 bewerkstelligt.

In der Fig. 3 ist wie bereits erwähnt ein Knoten­ punkt A von Fig. 2 in größerem Maßstab dargestellt. Die Befestigungs- und Abstandshaltekonstruktion 9 besteht aus im Inneren der einzelnen Zellen 1 verlaufenden Abstands­ rohren 12 und einer im Inneren derselben geführten und an die Wände einer (nicht dargestellten) Kolonne befestigten Tragstange 13, an die je eine Zellenreihe sozusagen aufge­ hängt ist. Die Länge der einzelnen Abstandsrohre 12 ent­ spricht der größten waagerechten Abmessung der einzelnen Zellen 1, das heißt dem Abstand zwischen je zwei einander gegenüberstehenden Tragplatten 8. Die Tragplatten 8 sind mit ihren Schenkeln in einander entgegengesetzten Richtungen angeordnete U-Profilleisten, zwischen denen an den Stellen, an welchen die Tragstangen 13 durch die Tragplatten 8 ge­ führt sind, Ringe 14 angeordnet sind. Als Spannbleche 10 dienen Blechstreifen. Der von der Ebene der Zellen­ wände 2, 3, 4, 5 mit der Senkrechten eingeschlossene Winkel α kann der jeweiligen technischen Aufgabe entspre­ chend zweckmäßig 91 bis 179° betragen, wobei meistens ein Winkel von etwa 135° bevorzugt ist.

Nach der in der Fig. 4 dargestellten vorteilhaften Aus­ führungsform des erfindungsgemäßen Füllkörpers ist die Zellenwand 2 aus zwei Zähne 6 aufweisenden verzahnten Blech­ teilen 2 a und 2 b zusammengebaut; diese Blechteile sind mit Hilfe der Spannbleche 10 und der Schrauben 11 so an die U-profilförmig ausgebildeten Tragplatten 8 befestigt, daß die Zähne 6 des Blechteiles 2 a in die Zahnlücken des Blech­ teiles 2 b frei hineinreichen, wobei dies auch umgekehrt der Fall ist. Zwischen den benachbarten Zähnen 6 verlaufen die Spalte 7. Bei dieser Ausführungsform liegen die Blech­ teile 2 a und 2 b in einer Ebene und demzufolge sind auch sämtliche Zähne 6 in der gleichen Ebene angeordnet. Es kann jedoch auch eine Ausführung zweckdienlich sein, bei der die Blechteile 2 a und 2 b, das heißt die einander gegenüber­ liegenden Zahnreihen 6, im Ruhezustand in zueinander parallelen Ebenen verlaufen (wobei der Abstand der Ebenen vorteilhafterweise 10 mm nicht übersteigt) oder die Ebenen der Blechteile 2 a und 2 b, das heißt die Ebenen der einander gegenüberliegenden Zahnreihen miteinander einen kleinen, zweckmäßig 10° nicht übersteigenden, Winkel einschließen.

Die Zähne 6 können beispielsweise aus Stahl- beziehungs­ weise Bronzeblechen oder aus Kunststoffplatten gefertigt sein.

Der Abschnitt I der in der Fig. 5 dargestellten Ein­ richtung, einer Gegenstromkolonne beziehungsweise eines Gegenstromturmes 15, wird mit Flüssigkeit berieselt, während der Abschnitt II keine eigene Flüssigkeit erhält und nur die Rolle eines Tropfenabscheiders hat. Die Abschnitte I und II sind gemeinsam in einer einen rechteckigen Quer­ schnitt aufweisenden Kolonne 15 angeordnet. Sowohl im Ab­ schnitt I als auch im Abschnitt II sind die bereits be­ schriebenen im wesentlichen einen sechseckigen Querschnitt aufweisenden Zellen 1 und zum Teil entlang der beiden ein­ ander gegenüberliegenden Wände der Kolonne 15 im wesentlichen einen offenen Trapezquerschnitt aufweisende Zellen 1 a einge­ baut. Die Zellenreihen 1, 1 a sind mit Hilfe der bereits be­ schriebenen Befestigungs- und Abstandshaltekonstruktionen 9 an der Wand der Kolonne 15 befestigt. Zur Zuführung der Flüssigkeit in den Abschnitt I sind über dem Abschnitt I unter dem Abschnitt II Verteilerköpfe (Düsenköpfe) 16 der Kolonne 15 angeordnet, die durch eine Leitung 17 mit einem Flüssigkeitsbehälter 18 verbunden sind, wobei in die Leitung 17 eine Flüssigkeitspumpe 19 eingebaut ist. Das gas­ förmige Medium (im vorliegenden Fall Luft) wird durch eine Saugleitung 20 mit Hilfe eines an diese angeschlossenen Ventilators 21 angesaugt und durch einen mit dem letzteren verbundenen Stutzen 22 welcher in den unteren Teil des Kolonnenabschnittes I mündet, in diesen eingespeist. Durch eine durch die Wand der Kolonne 15 geführte Leitung 23 kann je nach Bedarf zusätzliches Wasser dem Flüssigkeitsbe­ hälter 18 zugeführt werden. Oberhalb der Flüssigkeits­ pumpe 19 zweigt von der mit dem Flüssigkeitsbehälter 18 verbundenen Leitung 17 ein Rohr 24 ab, welches in einen Ab­ flußkanal 24 b mündet. Dabei sind in das Rohr 24 ein Ventil 24 a, in die mit dem Flüssigkeitsbehälter 18 verbundenen Leitung 17 oberhalb der Abzweigung des Rohres 24 ein Ventil 24 a und in die durch die Wand der Kolonne 15 geführte Leitung 23 ein Ventil 23 a eingebaut. Das Rohr 24 dient zur Ermöglichung des Ablassens des Flüssigkeitsüberschusses be­ ziehungsweise der Flüssigkeitsentleerung beim Abstellen der Einrichtung.

Oberhalb des Abschnittes II der Kolonne 15 sind in der Wand der Kolonne 15 Öffnungen 25, durch welche das durch die Kolonnenabschnitte I und II aufwärtsgedrückte Gas austreten kann vorgesehen.

Die Arbeitsweise der in der Fig. 5 dargestellten Ein­ richtung ist wie folgt:

Die Flüssigkeitspumpe 19 und der Ventilator 21 werden in Gang gesetzt, wodurch in der mit dem Pfeil a bezeichneten Richtung durch die mit dem Flüssigkeitsbehälter 18 verbundene Leitung 17 Flüssigkeit zu den Verteilerköpfen 16 geführt wird, aus denen die Flüssigkeit in der Richtung der Pfeile b auf die Zellen 1, 1 a des Abschnittes I gelangt und nach unten durch die Zellen 1, 1 a fließend am unteren Ende des Ab­ schnittes I in der durch die Pfeile g bezeichneten Richtung aus der Kolonne 15 austritt.

Gleichzeitig wird in der Richtung der Pfeile c und d gasförmiges Medium nach oben in der Richtung der Pfeile f durch die Zellen 1, 1 a des Abschnittes I eingeblasen. Das Durchströmen der Medien durch die mit ihren Wänden 2, 3, 4, 5 (Fig. 1) quer zur Strömungsrichtung beider Medien (f bezie­ hungsweise b, g) verlaufenden Zellen 1, 1 a wird einerseits durch das Vorhandensein der Spalte zwischen den Zähnen 6 (Fig. 1 und 4) schlechthin gewährleistet, andererseits nehmen diese Spalte 7 im Laufe der Schwingungen der Zähne 6 in mehr oder minder hohem Maße zu, so daß die Strömung der Medien gewährleistet ist.

Die Strömung der Flüssigkeit nach unten und die Strömung des gasförmigen Mediums in der Richtung des Pfeiles f nach oben versetzen nämlich die in den Wänden 2, 3, 4, 5 der ein­ zelnen Zellen 1, 1 a vorliegenden aus elastisch deformierbarem dünnem Blechmaterial gefertigten Zähne 6 in Schwingungen und halten sie in Schwingung, da die strömenden Medien diesen Zähnen 6 Impulse geben (Fig. 1 und 4).

Während dieser Schwingungen schwingen die Zähne 6 aus ihrer Ebene abwechselnd in zwei Richtungen heraus, so daß der ursprüngliche im Ruhezustand vorliegende Spaltquerschnitt periodisch zunimmt. In der Fig. 5 sind die Zähne 6 der Zellen 1 in einer Stellung, in welcher sie aus ihrer Ebene herausgeschwungen sind, veranschaulicht. Diese von den Zähnen 6 ausgeführte Schwingbewegung wirkt auch auf die strömende Flüssigkeit und/oder das strömende Gas zurück. Einerseits zerstäuben nämlich die Zähne 6 die auf die Zellenwände 2, 3, 4, 5 (Fig. 1) gelangende Flüssigkeit intensiv und zerspritzen sie in jeder Richtung und anderer­ seits halten sie im Inneren der Zellen 1, 1 a im Falle eines entsprechenden Massenstromes die Medien in einer turbulenten wirbelnden Bewegung, was durch die Pfeile e veranschaulicht wurde. Während dieser Vorgänge kommen die flüssigen und gas­ förmigen Medien miteinander sehr wirksam in Berührung; sich schnell bewegende Flüssigkeitstropfen wirbeln im durch die Zellen 1, 1 a strömenden Gas beziehungsweise sich schnell be­ wegende Gasbläschen wirbeln in der durch die Zellen 1, 1 a fließenden Flüssigkeit. Die innerhalb jeder Zelle 1, 1 a er­ folgende wirbelnde Bewegung des Gas/Flüssigkeits-Gemisches und sein Durchtreten durch die Spalte 7 mit hoher Geschwin­ digkeit macht die Berührung der Phasen sehr wirksam. Die Phasengrenzfläche erhöht sich nämlich maximal, und zwar bei der günstigsten Energiewirtschaftt indem die zum Be­ rührungsvorgang der strömenden Medien ohnehin unerläßliche Bewegungsenergie die Zähne 6 in Schwingungen versetzt und diese ohne Anwendung fremder Energie hervorgerufenen Schwin­ gungen die die Wirksamkeit der Berührung in außerordentlichem Maße erhöhende turbulente wirbelnde Bewegung der Medien innerhalb der Zelle 1, 1 a beziehungsweise das kräftige Zer­ spritzen und Zerstäuben der Flüssigkeitsphase bewirken. Es ist gut ersichtlich, daß dank dieser Erscheinungen die Ge­ schwindigkeit der im Abschnitt I der Kolonne 15 statt­ findenden Material- und/oder Wärmeübertragung maximal ist. Hierbei ist zu bemerken, daß sich die einzelnen Elementar­ gasteilchen längs einer wirbelschleifenartigen beziehungsweise "wirbellemniskaten"-artigen Bahn durch die Zellen 1, 1 a nach oben bewegen; sie befinden sich innerhalb der Zellen 1, 1 a in einer wirbelnden Bewegung, strömen dann in eine weitere Zelle 1, 1a, gelangen dort erneut in eine wirbelnde Bewegung und bewegen sich in dieser Weise so lange fort, bis sie im oberen Teil des Abschnittes I aus diesem austreten.

Der Abschnitt II der Kolonne 15 dient lediglich zur Tropfenabscheidung. In dieser strömt das Flüssigkeit ent­ haltende Gas in der Richtung der Pfeile f nach oben und ver­ setzt dabei die Zähne 6 der Wände 2, 3, 4, 5 der Zellen 1, 1 a (Fig. 1 und 4) in Schwingungen, wobei sich die Flüssig­ keit während der turbulenten wirbelnden Bewegung aus dem Gas abscheidet und durch die Zellen 1, 1 a hindurch dem Gas entgegengesetzt abwärtsströmend erneut in den Abschnitt I der Kolonne 15 gelangt. Das Gas tritt dann mit vermindertem Feuchtegehalt durch in der Decke der Kolonne 15 vorge­ sehene Durchtritte 25 in der Richtung der Pfeile h in die freie Atmosphäre aus.

Die in der Fig. 5 dargestellte Einrichtung kann zum Beispiel vorzüglich als Wasserkühlturm eingesetzt werden, wobei sie als Mischwärmeaustauscher wirkt. In diesem Falle ist der Flüssigkeitsbehälter 18 zum Beispiel der Warmwasser­ sammler eines Kraftwerkes und durch die Saugleitung 20 wird Luft aus der Umgebungsatmosphäre in den Abschnitt I des Turmes 15 geführt. Die in der bereits im einzelnen beschrie­ benen Weise eintretende intensive Vermischung bringt außer­ ordentlich hohe Wärmeübertragungsgeschwindigkeiten zwischen den beiden Phasen mit sich, wodurch der die erfindungsge­ mäßen Füllkörper enthaltende Turm 15 im Vergleich zu den Kühltürmen mit den bekannten Füllkörpern wesentlich günstigere Ergebnisse zum Beispiel eine größere Wasserbelastbarkeit bei geringerem Bedarf an spezifischer Grundfläche, liefert.

Die in der Fig. 5 dargestellte Einrichtung kann auch für die Entstaubung als Naßwaschturm vorteilhaft angewandt wer­ den. Der die erfindungsgemäßen Füllkörper enthaltende Turm 15 kann nämlich auch bei hoher Gasgeschwindigkeit mit einem ge­ ringen Druckabfall betrieben werden, wobei innerhalb der einzelnen Zellen 1, 1 a infolge der wirbelnden Bewegung die Berührung zwischen dem staubhaltigen Gas und der Flüssigkeit intensiv ist, so daß der Staub (die mechanischen Verunreini­ gungen) bereits auf einer kurzen Wegstrecke aus dem Gas aus­ gewaschen wird. Dies bedeutet, daß die Entstaubung von Gasen (wie Luft) bereits bei kleinen Einrichtungsabmessungen mit recht günstigen Betriebskennwerten erreicht werden kann. In diesem Falle wird das staubbaltige Gas beziehungsweise die staubige Luft durch die Saugleitung 20 in den Ab­ schnitt I des Turmes 15 geführt und das Waschwasser (oder gegebenenfalls eine andere Art von Waschflüssigkeit) über die mit dem Flüssigkeitsbehälter 18 verbundene Leitung 17 durch die Verteilerköpfe 16 in den Abschnitt I des Turmes 15 geleitet. Der Einsatz des Tropfenabscheiderabschnittes II steht sowohl bei Kühlungen als auch bei Staubabscheidungen und anderweitigen Anwendungen der erfindungsgemäßen Füll­ körper im Belieben, er ist also nicht unbedingt erforderlich.

Die in der Fig. 5 dargestellte Kolonne 15 kann außer­ ordentlich vorteilhaft auch im Falle einer mit hoher Wärme­ entwicklung verbundenen Absorption oder Chemosorption ein­ gesetzt werden, da die aus Zellen 1, 1 a bestehende Füllkörper aufweisende Kolonnenkonstruktion auch bei hoher Flüssigkeits­ belastung einen günstigen Betrieb sichert. Natürlich ist über die vorgenannten Anwendungsmöglichkeiten hinausgehend die Kolonne 15 auch zur Erfüllung sämtlicher anderer Aufgaben der Strömungsberührung, zum Beispiel auch zum Einführen von Sauerstoff in Abwässer geeignet; im letzteren Falle ist das von unten zugeführte gasförmige Medium Sauerstoff oder gegebenenfalls Luft und die auf die Füllkörper des Ab­ schnittes I geführte Flüssigkeit das Abwasser.

In der in der Fig. 6 dargestellten Zelle 1 bestehen die durch die Strömung des Mediums in Schwingungen versetzbaren und zu haltenden konsolenartigen Bauelemente 100 nicht aus den in der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 4 vor­ liegenden Zähnen 6, sondern aus elastisch deformierbaren Drähten, zum Beispiel aus Stahl, die in zwei Reihen ver­ laufende verzahnungsartig angeordnete Drahtzungen 28 bilden. Die Drahtzungen 28 der einen Reihe reichen in die Draht­ zungenlücken (Zahnlücken) der gegenüberliegenden Reihe hinein. Zwischen den benachbarten Drahtzungen 22 beziehungsweise längs des Umfanges jeder Drahtzunge 28 verlaufen die Spalte 29. Die Zelle 1 selbst, deren Wände 2, 3, 4, 5 der­ artige Drahtzungen 28 aufweisen, kann übrigens im wesent­ lichen gleich der Zelle 1 der Fig. 1 bis 4 sein. Die Drahtzungenreihen 28 können im Bereich des Endes der geraden Abschnitte 28 a zum Beispiel durch eine Schweißverbindung, an je ein Spannblech 10 befestigt sein, welch letztere andererseits ebenso mittels Schrauben an die profilförmig ausgebildeten Tragplatten 8 befestigt sein können, wie dies auch bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 4 der Fall war. Die Zellen 1 können ebenso wie die Zellen 1 bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 4 mittels der aus den Abstandsrohren 12 und der Tragstange 13 bestehenden Befestigungs- und Abstandshaltekonstruktionen 9 mit der Wand zum Beispiel einer Kolonne oder eines Turmes verbunden sein, das heißt in den Wänden 2, 3, 4, 5 der die Füllkörper der in der Fig. 5 dargestellten Einrichtung bildenden Zellen 1, 1 a können sinngemäß an Stelle der Zähne 6 oder auch mit diesen zusammen, auch innerhalb einzelner Wände abwechselnd Drahtzungen 28 vorgesehen sein.

In der detaillierteren Darstellung der Fig. 7 ist gut zu sehen, daß die voneinander durch die Spalte 29 getrennten Drahtzungen 28 sowie die geraden Abschnitte 28 a aus vonein­ ander durch Spalte 27 getrennten Drähten 26 bestehen. Dem­ gemäß ist das Durchströmen des Mediums beziehungsweise der Medien durch die Zellenwände 2, 3, 4, 5 sichergestellt und unter Einwirkung der Strömung der Medien vollführen die Drähte 26 ebenso eine schwingende Bewegung wie die Zähne 6 der Zellenwände 2, 3, 4, 5 nach der Fig. 1, weswegen die intensive Vermischung zwischen der flüssigen und gasförmigen Phase auch mit der Ausführungsform nach den Fig. 6 und 7 gewährleistet ist.

In der Fig. 8 ist ein Beispiel für in Oberflächenwärme­ austauschern verwendbare erfindungsgemäße Füllkörper darge­ stellt. In den Zellen 1 der in der gleichen Weise wie in der Fig. 2 mit einer Wabenkonstruktion ausgeführten und in einen (nicht dargestellten) Turm eingebauten Füllkörper, deren Zellenwände 2, 3, 4, 5 als konsolenartige Schwing­ elemente 100 zum Beispiel Zähne 6 nach der Fig. 4 oder Drähte 26 nach der Fig. 7 aufweisen können, verlaufen Rohre 30.

Das eine Medium zum Beispiel das abzukühlende warme Wasser oder der zu kondensierende Dampf, strömt in den Rohren 30, während das andere Medium oder die anderen Medien zum Beispiel das kalte Wasser und die im Gegenstrom zu diesem aufwärtsgeführte Umgebungsluft, durch die in den Turm eingebauten Zellen 1 strömt. Im letzteren Falle handelt es sich um einen Oberflächenwärmeaustauscher für drei Medien. Der Vorteil dieser Ausführung besteht darin, daß die Wärme­ übergangszahl der außerhalb der Rohre 30 liegenden Seite als Ergebnis der bereits ausführlich beschriebenen intensi­ ven Berührung außerordentlich günstige Werte annehmen, das heißt die Wirksamkeit des Wärmeaustauschvorganges wesentlich erhöht und dadurch eine Energieeinsparung erreicht werden kann. Diese Ausführungsform kann auch in der Weise verwirk­ licht werden, daß durch die die Rohre 30 enthaltenden Zellen 1 nur kaltes Wasser oder nur die Umgebungsluft durch­ strömen gelassen wird. In diesem Falle handelt es sich um einen Oberflächenwärmeaustauscher mit zwei Medien.

Die erfindungsgemäße Ausführungsform nach der Fig. 8 beschränkt sich natürlich nicht auf die beschriebene Ein­ satzmöglichkeit, sondern mit ihr können auch die folgenden einen besonders wirtschaftlichen Betrieb ermöglichenden Oberflächenwärmeaustauscher hergestellt sein: Flüssigkeits­ kühler in geschlossenem System, Flüssigkeitserhitzer in ge­ schlossenem System, Gaskühler und Gaserhitzer, Kondensato­ ren und Verdampfer.

Die in der Fig. 9 dargestellte erfindungsgemäße Aus­ führungsform unterscheidet sich von der in der Fig. 8 dar­ gestellten nur insoweit, als an Stelle der in den Zellen 1 verlaufenden und zum Leiten des zu kühlenden Mediums dienen­ den Rohre 30 in den Zellen 1 von Glas- oder Quarzrohren 31 umgebene Glühbirnen 32 (natürliche Lichtstrahler oder Ultraviolett- beziehungsweise Ultrarotlichtstrahler) ange­ ordnet sind. Dadurch ist der solche Füllkorper enthaltende Turm als eine zur Durchführung von photochemischen Reaktionen geeignete Reaktionsvorrichtung ausgeführt. Mittels der in den Rohren 31 vorgesehenen Glühbirnen 32 können durch Be­ leuchtung des außerhalb dieser Rohre in einer intensiven turbulenten Strömung befindlichen Reaktionsgemisches ver­ schiedene, auch für die Industrie wichtige Photoreaktionen durchgeführt werden. So können zum Beispiel durch Photo­ chlorierung aromatische Verbindungen seitenkettenhalogeniert und β-Chlorcarbonsäuren erzeugt und durch Photosulfoxydierung und Photosulfochlorierung Wasch- und Netzmittel sowie Gerbstoffe hergestellt werden.

In der Fig. 10 ist eine aus erfindungsgemäßen Zellen 1, 1 a bestehende Füllkörper enthaltende Kolonne 33 zur Berührung von Gasen und Flüssigkeiten im Querstrom dar­ gestellt. Die Konstruktion der Kolonne 33 ist in vieler Hin­ sich der in der Fig. 5 dargestellten Kolonne 15 gleich, wes­ wegen die die gleichen Bauelemente und gleichen Strömungs­ richtungen anzeigenden Pfeile mit den bereits dort verwende­ ten Bezugsziffern beziehungsweise Buchstaben bezeichnet sind. Der Unterschied besteht darin, daß die Kolonne 33 keinen Tropfenabscheiderabschnitt hat sowie daß der Stutzen 22 a zur Zuführung der Gasphase von der Seite her direkt in den die Zellen 1, 1 a enthaltenden Kolonnenabschnitt einmündet und daß zum Abführen des mit der durch die Verteiler- bezie­ hungsweise Düsenköpfe 16 zugeführten Flüssigkeit in Berührung gebrachten Gases ein gegenüber dem Stutzen 22 a an der Seite der Kolonne 33 angeordneter Stutzen 34 dient. Die Richtung des Gaseintrittes ist mit dem Pfeil d₁ und die Richtung des Gasaustrittes mit dem Pfeil h₁ bezeichnet, wobei die in der Querrichtung erfolgende Strömung des Gases im Inneren der Füllkörper durch Pfeile f₁ veranschaulicht ist. Es ist gut ersichtlich, daß in den zur Gasströmungsrichtung f₁ quer liegenden Zellen 1, 1 a die Medien sich in gleicher Weise in intensiver turbulenter und wirbelnder Bewegung (Pfeile e) befinden, wie in den Zellen 1, 1 a der in der Fig. 5 darge­ stellten Kolonne, da die Medienströmung die in den Zellen­ wänden vorgesehenen Zähne 6 oder/und Drähte 26 in der be­ reits ausführlich beschriebenen Weise in Schwingung hält. Demgemäß können die erfindungsgemäßen Füllkörper auch in den Einrichtungen zur Querstromberührung von Gasen und Flüssigkeiten ohne weiteres verwendet werden.

Zur Strömungsberührung von Gasen und Flüssigkeiten dient auch die in der Fig. 11 dargestellte erfindungsgemäße Füllung. Diese Füllung besteht aus im Querschnitt kontinuier­ lich ineinander übergehende Trapezprofile aufweisenden, ab­ wechselnd unten oder oben offenen, zweckmäßig jeweils durch ein zusammenhängendes Blech 35 gebildeten, miteinander be­ nachbarte und parallel zueinander verlaufende Kanäle 36 aufweisenden Füllkörpern 37, 38. Die Berührung zwischen dem flüssigen und dem gasförmigen Medium geht überwiegend in diesen Kanälen 36 vor sich. Die Räume der übereinander verlaufenden, abwechselnd nach oben beziehungsweise nach unten offenen Kanäle 36 münden ineinander. Die Längs­ achsen y₁, y₂ der Kanäle 36 der Füllkörper 37, 38, das heißt die zu den Kanalwänden parallelen Achslinien verlaufen quer (in diesem Ausführungsbeispiel senkrecht) zueinander. Die schrägen Seitenwände 39 der Kanäle 36 enthalten aus einem elastisch deformierbaren Werkstoff gefertigte konsolen­ artige Bauelemente 101, 102, die durch das durch den Füll­ körper hindurchströmende flüssige und/oder gasförmige Medium in Schwingungen versetzt und gehalten werden können und zwischen denen Spalte 42, 44 vorliegen. Diese schwingenden konsolenartigen Bauelemente 101 werden im Falle der Kanäle 36 des Füllkörpers 37 von sägezahnartig ausgebildeten, in einander gegenüberliegenden Reihen angeordneten Zähnen 41, zwischen welchen Spalte 42 verlaufen, gebildet. Die Zähne 41 der einander gegenüberliegenden Zahnreihen 101 reichen in die Zahnlücken der gegenüberliegenden Zahnreihe 101 hinein. Die Zähne 41 sind zweckmäßig aus dem Blechmaterial der Kanal­ seitenwand 39 ausgestanzt. Die schwingenden konsolenartigen Bauelemente 102 der Kanäle 36 des Füllkörpers 38 werden von ebenfalls aus einem elastisch deformierbaren Material ge­ fertigten Drähten 43, zwischen denen Spalte 44 vorliegen, ge­ bildet. Diese Drähte 43 sind in in den Kanalseitenwänden 39 vorgesehenen Ausschnitten 45 kammzahnartig angeordnet und mit ihrem oberen Ende an Tragleisten 46 befestigt, wobei ihr unteres Ende bis zum unteren Rand des Ausschnittes 45 reicht.

An beiden Seiten der aus den Drähten 43 bestehenden Draht­ reihe sind unten Anschlagleisten 47, 48, deren Aufgabe es ist, ein ein zu starkes Ausschwingen der Drähte 43 zu verhindern, befestigt.

In der Fig. 11 ist ein Teil der Drähte 43 aus einer Kanalseitenwand 39 der besseren Übersichtlichkeit halber entfernt und nur ein Teil der Anschlagleisten 47, 48 darge­ stellt. Die Anschlagleisten 47, 48 können zum Beispiel an (nicht dargestellte) Turm- beziehungsweise Kolonnenwände befestigt sein.

Die Füllkörper 37, 38 liegen aufeinander, nämlich jeder Füllkörper auf waagerechten Wandflächen 40 der trapezförmi­ gen Querschnitt aufweisenden Kanäle 36 des nächstunteren Füllkörpers, und der jeweilige unterste Füllkörper ist auf einer (nicht dargestellten) Lagerkonstruktion gelagert. Die Auflagerung kann unmittelbar sein, es können jedoch zwischen die Füllkörper auch Unterlagplatten eingefügt sein.

Die Füllung nach der Fig. 11 unterscheidet sich von den Füllkörpern nach den Fig. 1 bis 4 beziehungsweise 6 und 7 darin, daß sie nicht von einer oder mehreren Zellen, sondern von Kanälen gebildet wird, sie ist jedoch ihnen in der Hinsicht gleich, daß die Kanalseitenwände 39 in gleicher Weise aus einem elastisch deformierbarem Werkstoff herge­ stellte und durch das Strömungsmedium beziehungsweise die Strömungsmedien in Schwingung versetzbare und zu haltende konsolenartige Bauelemente 101, 102 wie bei den bereits vorher abgehandelten erfindungsgemäßen Ausführungsformen enthalten, wobei den Zähnen 41 nach der Fig. 11 die Zähne 6 nach der Fig. 1 und den Drähten 43 nach der Fig. 11 die Drähte 26 nach den Fig. 6 und 7 entsprechen. Die schwingende Bewegung der konsolenartigen Bauelemente in der in der Fig. 11 dargestellten Füllung bewirkt, daß bei der Berührung von Gas beziehungsweise Dampf und Flüssig­ keit die dynamische Wirkung kräftig zur Geltung kommt. Die durch die schwingenden Elemente zerspritzten Flüssigkeits­ tröpfchen prallen kräftig aufeinander und es entsteht eine sich durch das Aufeinanderprallen der sich bewegenden Tröpfchen ergebende sekundäre Zerstäubungswirkung sowie die Verweildauer der Flüssigkeit in der Füllung verlängert sich, so daß die Durchströmung des Gases durch das ziemlich wirksam zerstäubte flüssige Medium verhältnismäßig lange anhält und demgemäß die Wirksamkeit der Berührung sowie die Wärme- und/oder Materialübertragungsgeschwindigkeit hoch sind. Die mit Kanälen 36 nach der Fig. 11 ausgeführte Füllung kann natürlich in gleicher Weise in jede zur Berührung von Gasen und Flüssigkeiten dienende Einrichtung eingebaut werden, beispielsweise auch an Stelle der Zellen 1, 1 a oder abwechselnd mit diesen in die Kolonnen beziehungsweise Türme nach den Fig. 5 und 10.

Die mit Kanälen 36 ausgeführte Füllung beschränkt sich natürlich nicht auf die in der Fig. 11 dargestellte Ausführungsform, sondern kann im Rahmen der Erfindung in zahlreichen Varianten verwirklicht sein.

So sind die elastisch deformierbaren konsolenartigen Bauelemente 101 oder 102 der innerhalb einer Füllung befindlichen Füllkörper 37, 38 zweckmäßig gleich, während die zwei verschiedene schwingende Bauelementarten aufweisende Ausführungsform nach der Fig. 11 seltener zum Einbau gelangt.

Die Querschnittsform der Füllkörper kann von der in der Fig. 11 dargestellten abweichend in zahlreichen Varianten verwirklicht sein. Die einzelnen Kanäle können zum Beispiel einen dreieckigen Querschnitt haben, wobei in diesem Falle der ganze Füllkörper einen zickzackförmigen Querschnitt hat. Auch Kanäle mit bogenförmigen Wänden sind möglich, in welchem Falle der ganze Füllkörper einen wellenlinienförmigen Querschnitt aufweisen kann. Zweckmäßig sind die die Kanäle enthaltenden Füllkörper von einem einzigen zu einem entsprechenden Profil gebogenen Blech gebildet, wobei jedoch die einzelnen Füllkörper auch aus mehreren Teilen, die entweder aneinander befestigt oder auch voneinander unabhängig in der Kolonne beziehungsweise im Turm angeordnet sein können, zusammengestellt sein können.

Es ist zu bemerken, daß auch Füllungen nach der Fig. 11 für Oberflächenwärmeaustauscher oder photochemische Reaktionsvorrichtungen verwendet werden können. In diesem Falle sind analog den Ausführungsformen nach der Fig. 8 beziehungsweise 9 in den Kanälen 36 Rohre zum Leiten von strömenden Medien (warmen oder kalten Gasen, Dämpfen beziehungsweise Flüssigkeiten) beziehungsweise in Quarz- oder Glasrohre eingefaßte Glühbirnen angeordnet.

Weiterhin ist darauf hinzuweisen, daß die Achslinien y₁, y₂ der Füllkörper nicht nur waagerecht, sondern auch schräg, das heißt mit der Senkrechten einen Winkel bilden, also die Kanäle 36 nebeneinander in schrägen Reihen verlaufen können.

Während die Füllkörper nach den Fig. 1 bis 4 zur Durchführung von chemischen Reaktionen besonders gut geeignet sind, können die Füllungen beziehungsweise Füllkörper nach der Fig. 11 vor allem beim Einbau in Kühltürme, Tropfenabscheider und Entstaubungsanlagen optimale Ergebnisse liefern. Hierbei ist jedoch zu betonen, daß sich die Füllungen beziehungsweise Füllkörper sowohl nach den Fig. 1 bis 4 als auch nach der Fig. 11 zum Inberührungbringen verschiedener Flüssigkeiten und Gase vorzüglich eignen und daß stets die konkrete Aufgabe beziehungsweise die Gegebenheiten entscheiden, welche der vorgenannten Ausführungsformen, gegebenenfalls Kombinationen derselben, das heißt der Zellen- und Kanalfüllkörper, zum Einsatz gelangen sollen.

Claims (25)

1. Füllkörper, insbesondere zur Strömungsberührung von gasförmigen und flüssigen Medien, mit einer oder mehreren von zumindest zur Strömungsrichtung eines Mediums quer anzuordnenden Wänden begrenzten, die Medien durchlassenden Zellen oder zur Strömungsberührung dienenden offenen Kanälen, wobei mindestens zwei der Wände jeder Zelle oder jedes Kanals mit voneinander getrennten, konsolenartigen Elementen ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (100; 101, 102) in der Ebene der Wände (2, 3, 4, 5; 39) liegen und durch die Strömung der gasförmigen und/oder flüssigen Medien in Schwingungen versetzbar und in Schwingung zu halten sind und daß die Elemente (100; 101, 102) über Spalte (7; 29; 42, 44) voneinander getrennt sind.

2. Füllkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konsolenartigen Bauelemente (100; 101) von aus einem elastisch deformierbaren Blech bestehenden Zähnen (6; 41) gebildet werden.

3. Füllkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konsolenartigen Bauelemente (100; 102) von elastisch deformierbaren Drähten und/oder Stäben (26; 43) gebildet werden.

4. Füllkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (6; 41) aus dem Werkstoff der Zellenwand (2, 3, 4, 5) oder Kanalwand (39) in einer sägezahnartigen Form ausgestanzt sind, daß in je einer Zellenwand (2, 3, 4, 5) oder Kanalwand (39) je zwei sägezahnartige Zahnreihen (6; 41) einander gegenüber in der Weise angeordnet sind, daß die Spitzen der Zähne (6; 41) in die zwischen den Zähnen (6; 41) der gegenüberliegenden Zahnreihe (6; 41) befindlichen Zahnlücken hineinreichen, und daß zwischen den Zahnreihen (6; 41) ein sägezahnförmiger Spalt (7; 42) verläuft.

5. Füllkörper nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Zahnreihen (6) aufweisenden Blechteile (2 a, 2 b) mit ihren den Zähnen (6) abgewandten Randteilen an je eine Tragplatte (8) befestigt sind.

6. Füllkörper nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elastisch deformierbaren Drähte und/oder Stäbe (26) aus in zwei einander gegenüberliegenden Reihen verlaufenden, verzahnungsartig angeordneten, einzeln mehrere elastisch deformierbare Drähte und/oder Stäbe (26) aufweisenden Drahtzungen (28) bestehen und die Drahtzungen (28) der einzelnen Reihen in die Drahtzungenlücken der gegenüberliegenden Reihe hineinreichen, wobei zwischen den Drähten oder Stäben (26) Spalte (27) verlaufen.

7. Füllkörper nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einander wabenartig angeschlossenen Zellen (1; 1 a) bestehen.

8. Füllkörper nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen (1) zur Eignung zur Unterbringung im Inneren einer Kolonne oder eines Turmes (15; 33) mit rechteckigem Querschnitt sechseckigen Querschnitt und eine Hohlprismenform haben, wobei vier Zellenwände (2, 3, 4, 5) durch die Strömung der gasförmigen oder/und flüssigen Medien in Schwingung versetzbare und in Schwingung zu haltende konsolenartige Bauelemente (100) aufweisen.

9. Füllkörper nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen (1; 1 a) mittels zu ihrer Mittelachslinie (x) senkrechter Befestigungs- und Abstandshaltekonstruktionen (9) miteinander verbunden und zum Anschließen an die Wand der mit dem Füllkörper oder den Füllkörpern zu betreibenden Einrichtung (15, 33) eingerichtet sind.

10. Füllkörper nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungs- und Abstandshaltekonstruktionen (9) von zwischen den benachbarten Zellen (1; 1 a) verlaufenden Abstandsrohren (12) sowie in diesen Abstandsrohren (12) geführten und zur Befestigung an die Wände der mit dem Füllkörper oder den Füllkörpern zu betreibenden Einrichtung eingerichteten Tragstangen (13), an die die Zellen (1; 1 a) aufgehängt sind, gebildet werden.

11. Füllkörper nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellenwände (2, 3, 4, 5) an eine Profilform aufweisende Tragplatten (8) befestigt sind, wobei die Tragplatten (8) im Falle von Zellen (1) mit sechseckigem Querschnitt nach außen gebogene Schenkel aufweisende U-Profil sind.

12. Füllkörper nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellenwände (2, 3, 4, 5) aus zwei Zähne (6) aufweisenden verzahnten oder Drähte (26) aufweisenden ineinandergreifenden Blechteilen (2 a, 2 b), die mit Hilfe von Spannblechen (10) an die eine Profilform aufweisenden Tragplatten (8) befestigt sind, bestehen.

13. Füllkörper nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die konsolenartigen Bauelemente (100) innerhalb der einzelnen Zellenwände (2, 3, 4, 5) in verschiedenen Ebenen angeordnet sind.

14. Füllkörper nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebenen der konsolenartigen Bauelemente (100) innerhalb der einzelnen Zellenwände (2, 3, 4, 5) miteinander einen kleinen, vorteilhafterweise 10° nicht übersteigenden, Winkel einschließen.

15. Füllkörper nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die konsolenartigen Bauelemente (100) in zwei zueinander parallelen Ebenen angeordnet sind.

16. Füllkörper nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die die konsolenartigen Bauelemente (100) aufweisenden Zellenwände (2, 3, 4, 5) der einen sechseckigen Querschnitt aufweisenden Zellen (1) mit der Senkrechten einen Winkel (α) von 91 bis 179° einschließen.

17. Füllkörper nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α) 135° ist.

18. Füllkörper nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte (43) im in der Kanalwand (39) vorliegenden Ausschnitt (45) kammzahnartig so angeordnet sind, daß sie mit ihrem einen Ende an den oberhalb des Ausschnittes (45) verlaufenden Wandteil (46) befestigt sind und ihr anderes Ende im Bereich des unteren Endes des Ausschnittes (45) verläuft.

19. Füllkörper nach Anspruch 1 bis 4 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Seiten der Drahtreihe (43) im unteren Drahtendenbereich Anschlagleisten (47, 48) angeordnet sind.

20. Füllkörper nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verwendung für Oberflächenwärmeaustauscher im Inneren der Zellen (1; 1 a) oder in den Kanälen (36) Rohre (30) zur Beförderung von strömendem Medium angeordnet sind.

21. Füllkörper nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verwendung für photochemische Reaktionsvorrichtungen im Inneren der Zellen (1; 1 a) oder in den Kanälen (36) von Glas- oder Quarzrohren (31) umgebene Glühbirnen (32) angeordnet sind.

22. Füllung, insbesondere zur Strömungsberührung von gasförmigen und flüssigen Medien, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus mehreren übereinander und/oder nebeneinander angeordneten Füllkörpern nach Anspruch 1 bis 21 besteht.

23. Füllung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die zu den Wänden (39) der in den miteinander benachbarten Füllkörpern (37, 38) verlaufenden Kanäle (36) parallelen Kanalachslinien (y₁, y₂) quer zueinander verlaufen.

24. Füllung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Füllkörpern (37), deren konsolenartigen Bauelemente (101) von aus elastisch deformierbarem Blech bestehenden Zähnen (41) gebildet werden, und/oder Füllkörpern (38), deren konsolenartigen Bauelemente (102) von elastisch deformierbaren Drähten und/oder Stäben (43) gebildet werden, besteht.

25. Füllung nach Anspruch 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllkörper (37, 38) von im Querschnitt stetig ineinander übergehende Trapezprofile aufweisende, abwechselnd unten oder oben offene Kanäle (36) aufweisenden, zweckmäßig zusammenhängenden, Blechen (35) gebildet werden, wobei die übereinander angeordneten Füllkörper (37, 38) in der Füllung mit ihren im wesentlichen waagerecht liegenden Flächen (40) direkt oder indirekt aufeinander aufliegen und die schrägen Seitenwände (39) der Kanäle (36) die konsolenartigen Bauelemente (101, 102) aufweisen.