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ntgegenstand : Distanzierungs-Anordnung für Füll-
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körper in Anlagen zum Energie- und/ oder Stoffaustausch Druckschriften,
die zum Stand der Technik berücksichtigt worden sind: GB-PS 622 706 DT-PS 13 02
032 US-PS 3 084 918 GB-PS 792 740 DT-PS 21 13 614 DU-OS 20 57 246 AT-PS 327 827
DISTANZIERUNGS-ANORDNUNG
FÜR FÜLIKÖRPER IN ANLAGEN ZUM EMERGIE- UND/ODER STOFFAUSTAUSCH Die Erfindung bezieht
sich auf eine Distanzierungs-Anordnung für Füllkörper in Anlagen zum Energie- und/oder
Stoffaustausch, beispielsweise in Kühltürmen, chemischen Kolonnen, oder Tropfkörpern
zum biologischen Abbau von Abwässern, wobei die einen Trennraum zwischen den 'iillkörperschichten
schaffende Distanzierungsanordnung aus sich kreuzenden und/oder on Zickzackform
und/oder Bogenform zusammengefügten Stegen oder ähnlichen schlanken Profilen besteht
und das derart beschaffene Gitter artige Gebilde Öffnungsweiten (Maschenweiten)
aufweist, die ein Mehrfaches der Öffnungsweiten laschenweiten) der Füllkörper-Gitterstruktur
betragen Füllkörper fr die erwähnten Zwecke sind seit vielen Jahren bekannt. Die
heute gebräuchlichsten Ausführungen werden aus Kunststoff-Folien hergestellt, wobei
deren Wellungen meist parallel oder schräg zur vertikalen Apparate-Richtung verlaufen,
so daß solche Füllkörper gitterartige Raumgebilde darstellen.
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Bei der Konstruktion solcher Füllkörper, insbesondere wenn sie als
Kontaktkörper zur Berührung oder Vermengung eines gasförmigen mit einem flüssigen
fledlun gedacht sind, wird ei nein möglichst geringen Druckverlust und
ausreichenden
Druckausgleich des gasförmigen Mediums sowie einer Iröglichst geringen Bachbildung
des flüssigen Mediums immer gröbere Aufmerksamkeit gewidmet.
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Die Beaciitung dieser Erfordernisse führte zwangsläufig auch zu tiberlegungen,
wie die Übergangszone zwischen übereinanderliegenden Füllkörperpaketen zu gestalten
sei.
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Aus der kreuzweisen Übereinanderschichtung von Einzel-Lagen innerhalb
der Füllkörper, wie es beispielsweise die GB-PS 2 706 darstellt, gelangte man zur
kreuzweisen Schichtung von Gesamtpaketen, wie dies z.B.
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die GB-PS 792 740 und die DT-FS 13 02 032 illustrieren.
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bei stellte sich heraus, da in den Ebenen, in welchen die oberen auf
den unteren Füllkörperpaketen aufliegen, ein zu geringer medienausgleich stattfinden
kann. Während nämlich noch bei einer Anordnung nach der GB-PS 622 706 sich die Medien
von Lage zu Lage abwechselnd längs und quer innerhalb des ganzen Füllkörpers verteilen
konnten und dabei das gasförmige Medium einen fortlaufenden Druckausgleich sclioii
im Füllkörper fand, ist dies bei den neueren Füllkörpern nicht mehr, oder nur noch
in einer Richtung möglich.
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Nicht mehr möglich ist dies bei Füllkörpern, deren Wellungsachsen
senkrecht verlaufen, da dadurch der Füllkörper einen stehenden Röhrenbündel gleicht.
(Siehe beispielsweise US-FS 3 084 918).
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Nur noch in einer Richtung möglich ist dies - und zwar
entlang
der Folien, aus denen der Füllkörper aufgebaut ist - bei Füllkörpern, deren Wellungen
einen ¢Siriel gegenüber der Lotrechten bilden und die e Wellungsrichtung vol je
zwei benachbarten Platten entgegengesetzt verlciuft, so daß sich die Wellen der
beiden Platten kreuzen. einen solchen Füllkörper zeigt zoBo die DT-PS 13 09 032.
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Ein Mengen- oder Druckausgleich gleichzeitig in Längs-und Querrichtung
ist nun nur noch in der Ebene llöglicil, wo die oberen auf den unteren Füllkörperpaketen
aufliegen. Aber auch dann, wenn die Füllkörperpakete kreuzweise übereinandergeschichtet
sind, bilden sie in dieser Ebene miteinander einen relativ engmaschigen Raster,
der für einen Iiedienausgleich nicht förderlich ist Wenn sich beispielsweise das
gasförmige medium entspannen will, ist es gezwungen, die Ebene in schlangenarligen
Linien zu durchlaufen.
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Um diesen Nachteil zu beseitigen, sind verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen
worden, um die Trennebene zwischen den oberen und den unteren Füllkörperpaketen
in einen Trennraum oder in einige Trennräume umzugestalten. Die älteste Methode
besteht darin, j jede Schicht der Füllkörperpakete auf einer Horde aufliegen zu
lassen, die von der nächsttiefer folgenden Füllkörperschicht distanziert ist. Eine
solche Ausführungsart zeigt beispielsweise die US-PS 3 084.918. Nachteilig an dieser
Bauweise ist die durch die zusätzlich erforderlichen Horden bedingte Verteuerung
der Apparatur. Eine Bauweise mit ähnlicher Wirkung besteht darin, die Füllkörper
in Paletten aufzurahmen und diese Paletten übereinander zu stapeln (AT-PS 327 827).
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Un solche Zwischentragwerke zu vermeiden, wurden wege gesucht, un
wiederun die oberen Füllkörper von den unteren direkt tragen zu lassen.
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Nach einer bekannten Bauart werden zu diese Zweck einige aus kurzen
Rohrab schnitten bestehende Ringe zwischen die Füllkörperpaketschichten gelegt.
Diese Methode hat sich in der Braxis bewährt, bedarf aber sehr stabiler Einzelfolien
der Füllkörper, da ja nur an den wenigen Kreuzungsstellen der Folien mit den Ringen
die statische Gesamtlast übertragen wird. Dies läuft der neueren Tendenz entgegen,
aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und der Verringerung von Druckverlusten die Füllkörper
aus röglichst dünnen Kolien berzustelen.
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Mtcli ein unteres Auspacken der Folien, wie es beispielsweise in der
US-PS 3 084 918 dargestellt ist, erbringt keine den statischen Erfordernissen gut
entsprechende Lösung.
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Die Notwendigkeit, mehr Kreuzungsstellen zu schaffen und damit die
Last auf zusätzliche Berührstellen zu verteilen, entsprechen Füllkörper, in denen
einzelne Folien aus den eigentlichen unteren Ebenen der Füllkörperpakete herausragen.
Solche füllkörper zeigen beispielsweise die DT-PS 21 13 614 und die US-PS 3 084
918.
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imine derartige Ausbildung der unteren Zonen der Füllkörperpakete
wurde zwar primär für Kühlturmanwendungen zwecks besserer Drainage für das herabrieselnde
Wasser geschaffen, doch ist sie durchaus zusätzlich geeignet, anstelle einer Trennebene
zwischen den Füllkörperpaketen einen Trennraum
zu schaffen, der
in eine Vielzahl von Längskanälen aufgeteilt ist. Dies ist zwar bereits ein Schritt
zu einer Lösung des angestrebten Druck- und Mengenausgleiches der Medien, docti
vermag auch diese Maßnahme noch nicht, das Ziel des ungehinderten gleichzeitigen
Längs- und Querausgleiches im Trennraum zwischen den Füllkörperpaketen voll zu erreichen
Erfindungsgemäß wird das Problem dadurch gelöst, daß die Distanzierungs-Anordnung
aus mindestens zwei Scharen von Stegen bzw. Profilen besteht, wovon die eine Schar
höher liegt als die andere Schar, so daß die Unterkanfren der oberen Stege bzw Profile
nicht bis zu den Unterkanten der unteren Stege bzw Profile hinabreichen und die
Oberkanten der unteren Stege bzw Profile nicht bis zu den Oberkanten der oberen
Stege bzw. Profile hinaufreichen Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen
erläutert: Es zeigen: Fig. 1 drei Füllkörperschichten mit dazwi scheri3 3 egenden,
den Trennraum offen haltenden Steg-Gittern; das 2 das Prinzip sich kreuzender miteinander
verbundener oberer und unterer Stege; Fig. 3 ein Gitter aus teilweise ineinander
eingesenkten Stegen;
Iilir;. 4 und Fig. 5 je ein Gitter n-it im
Querschnitt dreieckförn:igen Stegen in Strebenstruktur; kig. 6 und Fig. 7 je ein
Gitter mit sich voll durchdringenden Stegen in Trapez-Streben-Struktur ; 8 ein Gitter
aus Stegen mit Jochbogen ; ijig. 9 ein unteres Ei'iillkörperpaket mit einem darauf
liegenden diagonalen Steg-Gitter ; Fig. 10 ain die Stege selbst tragendes Füllkörperpaket
; drei 11 und ;. 12 drei übereinanderliegende Füllkörperpakete mit eingearbeiteten
Stegen in Ansicht (Fig. 11) und Seitensicht (Fig. 12) ; fig. 13 einen Füllkörperausschnitt
mit teilweiser Verstärkung der stegbildenden verlängerten Folien; Fig. 14 und 15;
16 und 17; 18 und 19; 20 und 21;,22 und 23; 24 und 25; 26 und 27; 28 und 29 einige
weitere gitterartige Gebilde, jeweils in Draufsicht und Ansicht.
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In Fig. 1 sind Füllkörperpakete 1 mit vertikal verlaufenden Folien-Wellungsachsen
und dazwischen angeordneten flachen Folien schematisch dargestellt. Die Schichten
2, 3 sowie 3, 4 sind durch die Steg-Gitter 5 distanziert, die somit den Trennungs-Hohlraum
zwischen den Paket-Schichten gewährleisten. Einige Ausführungsformen der Steg-Gitter
zeigen die Fig. 2 bis 9 und die kig. 14 bis 29. Diese Figuren verdeutlichen, daß
die oberen Stege eine in eine Richtung laufende Schar, die unteren Stege eine in
@uerender Richtung laufende Schar bilden. Bevorzugt werden die Steg-Gitter so eingelegt,
daß die obere Steg-Sciiar die Hauptrichtung der Folien des darüberliegenden
Füllkörpers,
die untere Steg-Schar die Hauptrichtung der Folien des darunterliegenden Füllkörpers
kreuzen. Dazu ist es erforderlich, auch die Schlichten 2, 3, 4 der Füllkörperpakete
,sich kreuzend zu stapeln, wie dies Fig. 1 zeigt.
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Bei den in Fig. 2 dargestellten Gittern i 5t die obere Stegachar auf
der unteren Stegschar angebracht und die Verbindung zwischen beiden Scharen beispielsweise
durel Übergänge 6 bewerkstelligt, die bei eintüekiger Anfertigung der Gitter - beispielsweise
im Spritzgu?:-verfahren - in den Naterialfluß von der einen Gitterschar zu der anderen
einbezogen sind. Bei mehrstückiger Ausführung können es Schweipunkte sein.
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Fig. 3 zeigt Gitter aus teilweise ineinander eingesenkten Stegen,
wie sie in mehrstbckiger Ausführung besonders leicht herstellbar sind Die Bohrungen
7 und Ausnehmungen 8 sollen, ebenso wie die Strebenstruktur 9 andeuten, daß die
Stege auch durchbrochen ausgeführt werden können, wenn der Nedienausgleich noch
mehr begünstigt werden soll Im Querschnitt dreieckige Streben-Stege 10, Fig. 4 und
5, sind nicht nur aus Gründen der Statik und leichter Medien-Vurchdringbarkeit vorteilhaft,
sondern begünstigen auch durch ihre Gestalt die Umverteilung bzw. Vermischung eines
Mediums.
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Schließlich können sich in Streben-Struktur hergestellte Stege an
ihren Kreuzungs- oder Einmündungs-Stellen völlig durchdringen, wie dies Fig. 6 und
7 zeigen. In diesen trapezförmigen Gittergebilden stellen die oberen Strebenteile
11',
11'', 11''' die Oberstege und die unteren Strebenteile 12t, 1211, 12' 1 die Unterstege
dar, wie Fig. 6 zeigt. Ebenso kann bei einer Ausführung nach Fig. 7 von einer Doppelstruktur
gesprochen werden, weil bei dieser konstruktionsform sowchl die Ränder 13' und 1311
gegenüber den Bändern 14' und 14 " höher @elegert sind.
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Eine bevorzugte Ausführung wird in Fig. 8 dargestellt.
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Sowohl die nach unten wlsenden Kanten 15 der Oberstege, als auch die
nach oben weisenden Kanten 16 der Unterstege sind in Form von Jochbögen ausgeführt
und geben dadurch einen größeren Durchgang frei, der einem horizontalen Ausgleich
bzw. Vermischung von Medien dienlich ist.
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Fig. 9 zeigt, daß die Steg-Gitter nicht unbedingt rechtwinklig bzw.
parallel zu den kanten der Füllkörperpakete verlaufen müssen. Es kann vorteilhaft
sein, die Steggitter in einer vom Gleichlauf mit den Füllkörperkanten abweichenden
Richtung - beispielsweise in der Diagonalen, wie dies Fig. 9 darstellt - vorzusehen.
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Zur besseren Veranschaulichung ist in Fig. 9 ein solches Steg-Gitter
5,aufgelegt auf einen Füllkörper 1, dargestellt. Solche Gitterstege können ebensogut
in Zickzack oder gebogen verlaufen, wie dies Fig. 14 - 19 zeigen.
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Bisher wurde das Steg-Gitter als selbständiges Element dargestellt.
Die Fig. 10, 11 und 12 zeigen nun Ausführungsmöglichkeiten für die Integrierung
des Steg-Gitters in die Füllkörper selbst.
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Fig. 10 stellt - schematisiert - einen Füllkörper 1 dar, aus dessen
unterer Ebene einige Folien 1 r herausragen, wobei sie die Aufgabe der Oberstege
übernehnen und zusätzlich die Unterstege 18 tragen Eine weitere Verfolgung dieses
iieges ist in den lig 11 und 12 dargestellt. Die kreuzweise geschichteten Füllkörper
20, 21, 22, 30, 31, 32, 40, 41, 42 bestehen in diesem Beispiel aus schräg zur Vertikelen
gewellten Folien, deren Wellungsnichtung von Folie zu Eolie abwechselnd, in entgegengesetzter
Richtung verläuft.
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Aus den Füllkörpern 20, 21, 22 ragen nach unten, aus den Füllkörpern
30, 31, 52, 1k0, 41, 42 nach oben und unten einzelne Folien aus der Ebene der Füllkörper
heraus und bilden dergestalt die Oberstege und Unterstege des Trerniraumes. Durch
das kreuzweise Schichten der übereinanderfolgenden Füllkörperpakete, kommt auch
das Überkreuzen der Stege zustande. viele das Detail (Fig. 13) zeigt, werden die
Stege durch Verlängern ngen 52, 53 der normalerweise verwendeten Binzelfolien des
Füllkörper-Aufbaues gebildet. In bevorzugten Ausführungsformen - speziell wenn größere
Bauhöhen vorliegen, also mehr als die drei gezeichneten Paketschichten übereinanderliegen
oder wenn aus anderen Gründen von j weder der stegbildenden Folien wesentliche statische
Lasten zu übertragen sind - wird für diese Folien dickeres oder steiferes Material
als für die anderen Folien des Füllkörpers verwendet (Fig. 13).
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Fig. 13 zeigt als Ausschnitt aus einem hillkörper eine besondere Ausgestaltungsart,
wobei eine gerade Folie -die aber ebensogut, wie in den Fig. 11 und 19 dargestellt,
gewellt
sein könnte - nur in der Zone, wo sie aus dem Füllkörper herausragt, sowie in den
unzittelbar vorhergehenden Abscimitt, dicker ausgeführt ist.
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In den Fig. 14 bis 29 sind noch einige mögliche der im P a t e n t
a n s p r u c h umschriebenen gitterartigen Gebilde jeweils in Draufsicht und Ansicht
dargestellt. Anstelle von Profilstäben, wie in den Fig. 24 und 25 gezeigt, können
auch Rohrstäbe (Fig. 30) verwendet werden.
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Der Vereinfachun0, halber sind in Vorstehenden nicht alle bekannten
nillkörperarten als Beispiele für deren Distanzierungsmöglichkeit beschrieben. Es
ist aber naheliegend, daP die Distanzierungs-Anordnung in einer oder Irlehreren
dcr beschriebenen Ausgestaltungsformen für sämtliche orten von Füllkörpern verwendet
werden kann, die als Füllkörperpakete in die Austausch-Apparaturen eiegelegt werden.