DE2834942C2 - Vorrichtung zur Gegenstrombehandlung eines Gases und einer Flüssigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Gegenstrombehandlung eines Gases und einer Flüssigkeit, mit einem säulenförmigen Zellenaufbau, in dem das Gas vertikal auf einem zickzackförmigen Pfad und im Gegenstrom hierzu die Flüssigkeit ebenfalls auf einem zickzackförmigen Pfad geführt ist. wobei die Zellen mit mit Durchtrittsöffnungen ausgestatteten Schneidewänden ausgerüstet sind.

Derartige Vorrichtungen können als Wärmeaustauscher oder auch zur chemischen Behandlung oder als Luft- und Gaswäscher benutzt werden, oder auch als Verdampfungs- und Kühlturm. Ferner können derartige Vorrichtungen als Kontaktvorrichtung zur Schlammbelüftung oder zur biologischen Behandlung und Kultivierung von Hefe und Antibiotika dienen. Schließlich finden derartige Vorrichtungen eine umfangreiche Anwendung zur Entsalzung von Meerwasser.

(line Vorrichtung der im Oberbegriff tics Patentanspruchs I angegebenen Gattung ist ;uis der US-PS 85 145 bekannt. Bei dieser bekannten Fraktionierungsvorrichtung sind die einzelnen Fraklionicrungssaulen dadurch gebildet, daß perforierte gewellte starre Metallbleche an ebenen vertikalen ungelochtcn Trennwänden festgelegt sind, wodurch /wischen jeweils zwei Trennwänden /.ellenartige Aufbauten mit Strömlings

mitteleinlaß und Auslaß gebildet werden.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine auf engstem Raum zusammenlegbare und transportable Vorrichtung zu schaffen, die bei Bedarf entfaltet und an geeigneter Stelle einfach und schnell aufgestellt und wieder abgebaut werden kann.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

ίο Durch das Aufhängen der harmonikaartigen Zellaufbauten an dem Rahmen erfolgt durch Schwerkraftwirkung eine Vergrößerung der Zellvolumina, wobei durch Einleiten der Flüssigkeit diese Zellen auf ihre endgültige Größe aufgeweitet werden. Dadurch wird es möglich, die Vorrichtung für zahlreiche Verfahren anzuwenden, bei denen die Wirtschaftlichkeit das Haupterfordernis darstellt und eine Ortsveränderbarkeit erwünscht ist. Da derartige Vorrichtungen in großen Mengen benötigt werden, ist es wichtig, daß sie billig herzustellen und leicht zu transportieren und zu montieren sind.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 5.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Gegenstrombehandlung eines Gases und einer Flüssigkeit;

F i g. 2 einen Vertikalschnitt längs der Linie 2-2 ge-JO maß F i g. 1;

F i g. 3 eine Ansicht eines Zuschnitts eines Gewebeblattes, das zur Herstellung der horizontalen Scheidewände gemäß F i g. I und 2 Anwendung findet;

Fig.4 eine Grundrißansicht des Aufbaus gemäß 3^ri F i g. 1 und 2, zusammengesetzt aus einem Stapel von im vertikalen Abstand zueinander angeordneten Scheidewänden gemäß F i g. 3, am Rand verbunden mit vertikalem Abstand durch harmonikaartig gefaltete, flexible mit Plastik überzogene Seitenwände gemäß F i g. 5 und 6;

F i g. 5 eine Seitenansicht eines Abschnitts einer Breitseite der Seitenwand aus harmonikaartig gefaltetem, mit einem Plastikfilm überzogenem Gewebe, durch welche die Seitenränder der Scheidewände verbunden sind;

F i g. 6 eine der F i g. 5 entsprechende Seitenansicht eines Teils einer Schmalseite der mit Plastik überzogenen flexiblen Seitenwand;

F i g. 7 und 8 Teilschnittansichten längs der Linien 7-7 bzw. 8-8 gemäß F i g. 4, woraus schematisch die Relativstellungen der vier obersten Scheidewände erkennbar sind, die in ihre mit Plastik überzogenen Bestandteile unterteilt sind, bevor sie verpreßt und durch Hitze verklebt werden;

F i g. 9 einen vertikalen Teilschnitt ähnlich jenem gemäß F i g. 8, wobei jedoch die Relativstellungen der durch Wärme verklebten Scheidewände gezeigt sind, nachdem die Wärmcverklebung erfolgt ist und nachdem sie auseinandergezogen sind, um Mehrfachzellen zu bilwi den;

Fig. 10 in größcrem Maßstab einen Vertikalschnitt

durch ein unicrsoitig überzogenes Blatt der laminierten horizontalen obersten Scheidewand gemäß Fig. 1 bis 4; I·'i g. 11 einen der F ig. 10 entsprechenden Verti-

b^r> kaischnitt durch ein obtrseitig überzogenes Blatt der laminerten horizontalen obersten Scheidewand gemäß I- i g. 1 bis 4.

I- i g. 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ei-

ne Vorrichtung 10 zur Gegenstrombehandlung eines Gases und einer Flüssigkeit. Sie weist einen offenen äußeren Rahmen 12 auf, an dem ein flexibler harmonikaartig zusammenpreßbarer Zellenaufbau 14 aufgehängt ist, dessen oberer Teil über ein Flüssigkeitseinlaßrohr 16 mit der zu behandelnden Flüssigkeit gespeist wird, z. B. mit zu kühlendem Heißwasser. Dieses Heißwasser strömt in dem Zellenaufbau 14 nach unten, während dieser Zellenaufbau mit einem Kühlgas über eine Gaseinlaßleitung 20 gespeist wird. Das Kühlgas kann Kaltluft sei», die von einem Gebläse 22 geliefert wird. Die aus der Leitung 20 nach oben strömende Luft kühlt die nach unten vom Flüssigkeitseinlaßrohr 16 nach unten strömende Flüssigkeit ab, so daß diese Flüssigkeit am unteren Teil des Zellenaufbau 14 durch einen Auslaß 24 für die gekühlte Flüssigkeit ausströmen kann.

Der Zellenaufbau 14 ist am Rahmen 12 durch Bänder 26 (F i g. 1) aufgehängt, die an den stirnseitigen und seitlichen Rahmenteilen 25 bzw. 27 befestigt sind, die durch die Stützen 32 des Rahmens getragen werden. Das Gewicht dehnt diesen Zellenaufbau 14 nach unten aus. Der Zellenaufbau 14 besteht aus laminierten, horizontalen, gelochten Scheidewänden 34(F i g. 4), die an ihren äußeren Rändern 36 (F i g. 2) durch harmonikaartig gefaltete Seitenwände 28 und 30 verbunden sind, die längs ihrer Faltlinien 29 und 31 (F i g. 5 bis 9) durch Wärmeversiegelung in der noch zu beschreibenden Weise verbunden sind.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen die Scheidewände 34 aus laminierten Filz oder anderen flexiblen Gewebe und Plastikblättern, die im aufgehängten Zustand die versetzten Lagen gemäß F i g. 1 und 2 annehmen. Die Scheidewände 34 bestehen insgesamt aus zwei gelochten rechteckigen Blättern 38 und 40 (F i g. 3), die aus einem einzigen Blatt in einem einzigen Muster ausgeschnitten, jedoch auf entgegengesetzten Seiten mit einem Plastikfilm überzogen sind, um zwei Guppen von Blättern zu bilden, die in verschiedenen Lagen gemäß den unten erwähnten Vorschriften angeordnet sind. Jedes am Boden überzogene Blatt 38 (Fig. 10) besteht aus einer Faserschicht 44 (Fig. 10) mit Einzelfasern 46 auf der oberen Seite, die auf der Unterseite mit einem synthetischen Plastikfilm 48 überzogen ist. Jedes oberseitig überzogene Blatt 40 (Fig. 11) weist eine Faserschicht 44 auf, die oberseitig mit einem Plastikfilm 48 versehen ist. Als Plastikfilm eignet sich ein Polyäthylenfilm. Der Plastikfilm 48 ermöglicht eine Wärmeversiegelung der Komponentenblätter 38 und 40 miteinander und versteift auch die so geschaffene Scheidewand 34, so daß die Aufbaufestigkeit verbessert wird. Die Flüssigkeit aufnehmenden Fasern 46 der Faserschichten 44 bilden ausgedehnte, die Flüssigkeit zurückhaltende Flüssigkeits-C-as-Bcrührungsoberflächen.

Jedes Blatt 38 oder 40 ist mit großen rechteckigen Öffnungen 50 ausgestattet, deren Zweck weiter unten erläutert wird. Außerdem sind kleinere rechteckige Öffnungen 52 vorgesehen, die gegenüber den größeren Öffnungen 50 versetzt bzw. gestaffelt angeordnet sind. Die Öffnungen 52 dienen dem Gas- und Flüssigkeitsdurchtritt. Es ist wichtig festzustellen, daß ein Vorteil der Erfindung darin besteht, daß nur ein einziges Muster von Zuschnitten für die beiden Blätter 38 und 40 erforderlich ist. Die Blätter 38 und 40 werden in verschiedener Lage angeordnet, um die Scheidewände 34 zu bilden. Sie werden auch in unterschiedlicher Lage angebracht, um die gestaffelte Lage der Öffnungen 52 so zu gewährleisten, daß ein Zickzackpfad für die G;isc und die Flüssigkeit geschaffen wird, die nach oben bzw. unten in Gegenrichtung durch die Zellen 54 verlaufen, die auf diese Weise in den Zeilenaufbau 14 gemäß Fig.2 gebildet werden, wie dies im einzelnen weiter unten beschrieben wird. Demgemäß bestehen die horizontalen Scheidewände 34, deren oberste in Grundrißansicht in den Fig. 1. 3 und 4 dargestellt ist, jeweils aus zwei ausgeschnittenen Blättern 38 und 40 aus Faserstoffma- »erial, beispielsweise aus Filz, die mit einunddemselben Musterschnitt versehen sind, wie dies aus Fig.3 und 4 ersichtlich ist, jedoch in zwei Gruppen. Die eine Gruppe dieser Blätter 38 ist aus Blattmaterial ausgeschnitten, welches den Plastikfilm 48 auf der Unterseite aufweist (Fig. 10), während die andere Gruppe von Blättern 40 mit dem gleichen Schnittmuster versehen ist, jedoch aus einein Blattmaterial ausgeschnitten ist, bei dem der PIastikfilm 48 auf der Oberseite aufgebracht ist (F i g, 11).

Während der Herstellung werden die Blätter 38 und 40 paarweise mit ihren mit dem Plastikfilm überzogenen Seiten gegeneinander gelegt, wobei die verschiedenen Orientierungen gemäß einer weiter unten erläuterten Vorschrift für jede Gruppe von vier Scheidewänden 34 so aufeinandergefügt werden, daß die verschiedenen Öffnungen 50 in jedem Paar der verbundenen Blätter von zwei Gruppen aufeinander ausgerichtet sind, während die jeweiligen Öffnungen 52 jeder zweiten Scheidewand 34 horitzontal im Abstand zueinander angeordnet sind (Fig.2), so daß die Stapel aus vertikalem Abstand zueinander liegenden Scheidewänden 34 den erwähnten Zickzackpfad für die Strömungsmittel bilden, die in dem getrennten Zellenaufbau übereinandergefügter Zellen, die den Zellenaufbau 14 bilden, herabströmen bzw. aufströmen. Wenn zwei Polyäthylenschichten der Plastikfilme 48 in Berührung miteinander gebracht wer-

J5 den, dann können sie durch Anwendung von Hitze einfach dadurch miteinander verbunden werden, daß der gesamte Aufbau 14 in einer geeigneten, nicht dargestellten Presse in einem herkömmlichen Mikrowellenofen angeordnet wird.

Je vier horizontale Scheidewände 34 bilden eine Gruppe 56 bei einer Anordnung, die sich dann selbst wiederholt und die aus acht Blättern 38 (Fig. 10) oder Blättern 40 (Fig. 11) besteht, die von oben nach unten mit 1 bis 8 beziffert sind. Das erste Blatt 38 bildet mit dem zweiten Blatt 40 nach der Vereinigung die oberste bzw. erste Scheidewand 34 und das dritte Blatt bildet zusammen mit dem vierten Blatt die nächst folgende zweite Scheidewand, während das fünfte Blatt zusammen mit dem sechsten Blatt die dritte Scheidewand bildet und das siebente Blatt zusammen mit dem achten Blatt die vierte Scheidewand, jeweils von oben nach unten gemäß F i g. 2 gezählt. Die auf der Unterseite mit dem Plastikfilm überzogenen Blätter 38 (F i g. 10) bilden das erste, sechste, siebente und achte Blatt, während die auf der Oberseite überzogenen Blätter 40 das zweite, dritte, vierte und fünfte Blatt bilden. Das erste Blatt, das unten überzogene obere Blatt 38 der obersten Scheidewand 34, und das sechste bis achte Blatt einschließlich werden infolgedessen durch das Schneidgesenk so geschnitten, daß das Faserstoffmaterial oben liegt. Das achte Blatt 38 wird in der gleichen Weise geschnitten, aber es wird dann umgedreht, so daß die Unterseite nach oben gelangt. Dann wird das sechste Blatt 38 in der gleichen Weise wie das erste Blatt 38 geschnitten, aber

b5 es wird dann von links nach rechts umgedreht. Das siebente Blait 38 wird in der gleichen Weise wie das erste Blau 38 geschnitten, aber es wird dann um 180° gedreht, ohne gewendet zu werden. Das vierte Blatt 40 jeder

20

25

Gruppe 56 von Scheidewänden 34 ist oberseitig überzogen und wird durch das gleiche Schneidgesenk geschnitten, wobei die mit Plastikfilm überzogene Seite oben liegt. Das fünfte Blatt 40 wird in der gleichen Weise wie das vierte Blatt 40 geschnitten, aber es wird dann von oben nach unten gewendet. Das dritte Blatt 40 ist in der gleichen Weise wie das vierte Blatt 40 geschnitten, aber es wird dann von links nach rechts gewendet. Das zweite Blatt 40 ist in der gleichen Weise wie das vierte Blatt 40 geschnitten, jedoch wird es dann um 180° gedreht, ohne gewendet zu werden. Die aufeinanderfolgenden Blätter 38 und 40 für die aufeinanderfolgenden Gruppen 56 enthalten jeweils vier Scheidewände 34 unter der Gruppe 56, die die ersten vier Scheidewände 34 enthält, die in der gleichen Folge und nach dem gleichen Gesetzt wie die ersten vier Scheidewände 34 hergestellt sind. In anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, daß jede Gruppe 56 von vier Scheidewänden 34 sich jeweils beim Durchlaufen von oben nach unten im Zellaufbau der Vorrichtung 10 wiederholt.

Bei der Herstellung des Zellaufbaus werden die Blätter 38 und 40, aus denen der Aufbau zusammengesetzt ist, in der oben erwähnten Weise und Lage in der erwähnten Presse untergebracht, wobei die harmonikaartig gestalteten Seitenwände 28 und 30 zwischen die Randabschnitte der Scheidewände 34 überlappend eingelegt sind (F i g. 7, 8 und 9). Dann wird der gesamte Aufbau in den Mikrowellenofen eingelegt und es wird letzterer erregt, und die hieraus resultierende Wärme veranlaßt die aneinanderliegenden Plastikfilmschichten 48 aneinander an jenen Stellen zu haften, wo sie in Berührung miteinander stehen, jedoch erfolgt keine Verklebung, wo ein solches Paar von Plastikklebeschichten 48 nicht in Berührung steht, wie dies der Fall ist bei den Löchern 52 und den Öffnungen 50, die die Einzelzcllen 54 des Aufbaus definieren. Vertikalschnitte durch zwei Abschnitte der Anordnung sind vor der Erhitzung in den F i g. 7 und 8 dargestellt, während ein gleicher Vertikalschnitt des vereinigten Aufbaus nach der Erhitzung aus der Fig.9 ersichtlich ist. In den Fig. 2, 7. 8 und 9 repräsentieren die wellenförmigen Horizontallinien den Filz oder ein anderes Faserstoffmaterial, und die geraden Horizontallinien stellen den Plastikfilm oder eine andere Klebeschicht dar. Nach der Wärmeverklebung wird der flexible Zellenaufbau 14 am Rahmen 12 in der beschriebenen Weise durch Bänder 26 aufgehängt. Darauf bewirkt das Gewicht der einzelnen Bestandteile, daß sich jeder Zellenaufbau 14 nach unten so ausdehnt, daß ein typischer Schnitt (F i g. 9) des getrennten und unabhängigen Zellenaufbau 14 entsteht, der sich in versetzten Zellen 54 darstellt, wie dies aus Fig. 1, 2 und ersichtlich ist. Jeder Zellenaufbau 14 besteht aus einem Stapel individueller Zellen 54, die relativ zueinander vertikal versetzt und horizontal gestaffelt sind und mit ihren Löchern 52 horizontal versetzt sind, um einen zickzackartigen Strömungspfad sowohl nach unten als auch nach oben zu bilden, je nachdem, ob das Strömungsmittel ein Gas oder eine Flüssigkeit ist.

Es wird angenommen, daß die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung (F i g. 1 und 2) aus der obigen Beschreibung klargeworden ist. Die zu behandelnde Flüssigkeit, z. B. zu kühlendes Wasser, wird dem oberen Ende des Zellenaufbau 14 über die Leitung 16 zugeführt, aus der es über die Faserschicht 44 abströmt und dann in einer Kaskade von Scheidewand 34 zu Scheidewand 34 über die öffnungen 52 auf einem zickzackartigen Pfad abfließt, während ein Gas, z. B. die als Kühlmittel benutzte Luft vom Gebläse 22 durch die Leitung nach dem unteren Abschnitt des Zellenaufbau 14 geleitet wird. Das Zusammenwirken von aufsteigender Kaltluft durch das Rohr 20 als Kühlmittel mit der zwischen den Fasern 46 der Blätter 38 und 40 abströmenden Flüssigkeit bewirkt eine Kühlung der Flüssigkeit, die durch den Flüssigkeitsauslaß 24 austritt. Der Druck der Kaltluft, die vom Gebläse 22 durch den Lufteinlaß 20 geliefert wird, dient außerdem zum Teil zum Aufblasen des Zellenaufbau 14, und in Zusammenwirken mit dem Gewicht des Zellenaufbau wird die versetzte harmonikaanige Ausbildung gemäß Fig. 1, 2 und 9 aufrecht erhalten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

35

40

45

50

b0

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Gegenstrombehandlung eines Gases und einer Flüssigkeit, mit einem säulenförmigen Zellenaufbau, in dem das Gas vertikal auf einem zickzackförmigen Pfad und im Gegensirom hierzu die Flüssigkeit ebenfalls auf einem zickzackförmigen Pfad geführt ist, wobei die Zellen mit mit Durchtrittsöffnungen ausgestatteten Scheidewänden ausgerüstet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellenaufbau harmonikaartig zusammenpreßbar ist und mit seinen obersten Zellen an einem Rahmen (12) aufgehängt ist und daß die Zellen (54) aus horizontalen, im vertikalen Abstand zueinander angeordneten, flexiblen Scheidewänden (34) bestehen, die von faltbaren Seitenwäden (28) strörnungsmhteldicht verbunden sind, wobei die Durchtrittsöffnungen (52) der Scheidewände (34) jeweils abwechselnd in den entgegengesetzten Enden der Scheidewände (34) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen (54) benachbarter Säulen wabenartig ineinandergreifen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheidewände (34) flüssigkeitsabsorbierende Faserstoffoberflächen besitzen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Scheidewand (34) aus zwei Blättern (38, 40) besteht, die jeweils aus einem Plastikfilm (48) und einer Faserschicht (44) zusammengesetzt sind, und daß die beiden einander anliegenden Plastikfilme (48) miteinander durch Wärme verschweißt sind. ι

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blätter (38,40) gleiches Schnittmuster aufweisen und alle Scheidewände (34) aus diesen, das gleiche Schnittmuster aufweisenden Blättern (38,40) zusammengesetzt sind.