ES2249112B1 - Elemento de empaquetadura al azar mejorado. - Google Patents
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Abstract
que tiene la básica de un polígono con arcos (3) formados alrededor del perímetro mediante la deformación de la zona borde en una dirección y en una zona axialmente dentro de la zona borde para formar arcos (5) que se proyectan en la dirección opuesta y que proporcionan una apertura local localizada axialmente. Tales elementos de empaquetadura pueden ser convenientemente formados empleando una simple operación de corte y estampación.
Description
Elemento de empaquetadura al azar mejorado.
Esta invención se refiere a elementos de
empaquetadura del tipo citado con frecuencia como empaquetaduras
"al azar" o de "descarga rápida". Dichas empaquetaduras
son utilizadas para el relleno de unidades de torre en las que se
producen procesos de transferencia térmica o de masa. El objetivo
de las empaquetaduras es proporcionar un contacto máximo efectivo
entre los fluidos que fluyen en la torre. La eficiencia máxima se
consigue cuando el líquido fluye hacia abajo de la torre en
películas delgadas o gotitas pequeñas, en vez de en corrientes. Otro
factor clave en la obtención de una eficiencia máxima es el
mantenimiento de una diferencia de presión entre las partes superior
e inferior de la torre tan baja como resulte posible. Para asegurar
lo expuesto, los elementos de empaquetadura deben presentar una
resistencia mínima al flujo. Esto se logra mediante estructuras muy
abiertas, pero sólo una estructura abierta es de uso limitado si los
elementos de la torre se encajan entre sí, de modo tal que las
partes de un elemento de empaquetadura penetran dentro del espacio
de un segundo elemento. Por tanto, es importante que el diseño de
los elementos reduzca al mínimo la tendencia de ellos a encajarse
entre sí.
Se ha descubierto ahora un diseño nuevo de
elemento de empaquetadura que proporciona un espacio abierto
superior al 95% dentro del elemento, y que se resiste aún al encaje
de los elementos, que reduce el espacio abierto y promueve un flujo
uniforme y una mezcla turbulenta de los fluidos dentro de una torre
llena con las empaquetaduras.
El diseño ofrece la ventaja de que la
empaquetadura, si se desea, puede ser estampada de una lámina plana
de metal en una operación sencilla, para producir una forma muy
abierta que se resiste al aplastamiento y al encaje. Las formas
pueden ser hechas, no obstante, de plástico o cerámica.
La presente invención proporciona una elemento
de empaquetadura en forma de una lámina básica de material situado
en un primer plano y que tiene forma de polígono con 3 a 6
esquinas, del cual un primer grupo de bandas periféricas espaciadas
entre cada una de las esquinas de la lámina son deformadas en una
primera dirección para formar estructuras arqueadas con los
vértices de al menos alguno de los arcos en un segundo plano
paralelo al primer plano, y separadas de él en la primera dirección,
y un segundo grupo de bandas paralelas de igual número y paralelas a
las bandas correspondientes del primer grupo, pero cada una
desplazada radialmente hacia dentro de la correspondiente banda del
primer grupo, y cada banda es deformada fuera del primer plano en
una segunda dirección que en general es opuesta a la primera
dirección, para formar arcos con vértices de los que al menos
algunos están en un tercer plano paralelo al primer plano, y una
abertura axialmente central formada en la lámina y definida por una
periferia en general circular.
Los arcos pueden ser integrales con la lámina y
formados mediante corte en tiras de ella para formar bandas, que
luego son deformadas fuera de la lámina mecánicamente.
Alternativamente, los arcos pueden ser soldados o adheridos de otro
modo a la lámina básica, para formar la misma estructura, aunque
este es un procedimiento de fabricación menos sencillo que utiliza
tecnología actual. Los arcos formados pueden ser descritos como
extendidos en general por encima y por debajo del primer plano, pero
el plano de cada arco no necesita ser perpendicular al primer plano
y en realidad se prefiere con frecuencia que no lo sea. Por esta
razón la dirección de la deformación del juego interior de bandas se
describe como que es "en general opuesta" a la primera
dirección en la fue deformado el juego exterior de bandas. No
obstante, esto está destinado a que sólo se precise que los
vértices de los dos grupos de arcos queden en lados diferentes del
primer plano.
La lámina básica de la que está construido el
elemento de empaquetadura es con preferencia axialmente simétrica,
con lados de igual longitud. El número preferido de lados iguales
es tres.
En una estructura preferida, las longitudes de
cada una de las bandas paralelas del segundo grupo de las que están
formadas los arcos, son más cortas que las correspondientes bandas
adyacentes del primer grupo de ellas. Por tanto, los arcos formados
del segundo juego de bandas son preferiblemente menores que los
formados del primer juego de bandas. Se prefiere también que los
arcos dentro de cada grupo sean sustancialmente del mismo tamaño, de
modo que los vértices de todos los arcos dentro de un grupo queden
en el mismo plano, paralelo y desplazado del primer plano.
La abertura situada axialmente está definida por
una periferia, y preferiblemente está dotada de unos miembros de
lengüeta que sobresalen desde la periferia en la primera
dirección.
Unas aberturas definidas por una periferia en
general circular están también situadas preferiblemente adyacentes
al menos a algunas de las esquinas de la lámina poligonal. Estas
aberturas están dotadas también de lengüetas que penden en la
primera dirección desde la periferia de las aberturas de
esquina.
Las lengüetas que penden en la primera dirección
desde la periferia de ambas aberturas, axiales y de esquina, tienen
preferiblemente la forma de triángulos, y más preferiblemente los
triángulos son equiláteros o tienen dos lados iguales, con el lado
más corto en la periferia de la abertura.
Las lengüetas no sólo proporcionan unos medios
excelentes para la fragmentación de los flujos de corrientes en una
serie de gotitas, sino que generan también turbulencias en los
flujos de gas que pasan a su través, y mejoran así la eficiencia del
contacto entre fluidos a contracorriente.
Las formas aquí descritas resultan
particularmente efectivas debido a que tienen más del 95% de
espacio interior abierto, lo que asegura una caída de presión muy
baja, y al mismo tiempo se resisten al encajamiento y a la
deformación bajo presión.
Los elementos de empaquetadura están hechos
preferiblemente de metal, y preferiblemente es un metal capaz de
resistirse a los ambientes corrosivos, tal como acero inoxidable.
Debido al diseño, es posible utilizar metal de grosor relativamente
delgado, lo que ahorra volumen y peso al tiempo que se logra un
elemento de empaquetadura muy robusto y efectivo. No obstante, ha
de reconocerse que el plástico, y en algunos casos la cerámica,
podrían ser un material más preferido, en función del ambiente
previsto en el que haya de ser utilizado.
La invención comprende además un procedimiento
para la producción de un elemento de empaquetadura de acuerdo con
la invención, que comprende disponer una lámina poligonal de metal
con 3 a 6 esquinas, y simétrica en tomo a un eje perpendicular a la
lámina y:
a) practicar por incisión un primer grupo de
líneas de corte, cada una de las cuales es adyacente, paralela, y
equidistante, a uno de los lados de la lámina, para formar un primer
grupo de bandas, situada cada una entre un borde de la lámina y una
línea de corte;
b) practicar por incisión un segundo grupo de
líneas de corte, cada una de las cuales es adyacente, paralela, y
equidistante, a una de las líneas del primer grupo de líneas de
corte, para formar un segundo grupo de bandas paralelas a las del
primero;
c) practicar por incisión un grupo de líneas de
corte de igual longitud, radialmente desde el eje de la lámina; y
aplicar entonces presión a la lámina para deformar los lados de
ella entre los bordes y las primeras líneas de corte en una primera
dirección para formar arcos, deformar las bandas entre las líneas
de corte primera y segunda en dirección diametralmente opuesta a
dicha primera dirección para formar arcos, y doblar las partes de
la lámina entre líneas adyacentes de aquéllas cortadas radialmente
desde el eje de la lámina, de modo que se forme una pluralidad de
lengüetas pendientes que sobresalen en la primera dirección desde
la periferia de una abertura de la lámina.
En un procedimiento preferido, cada una de las
esquinas de la lámina poligonal cuenta con un patrón de líneas de
corte de igual longitud, que irradian desde un punto adyacente a
cada esquina, y las partes de la lámina entre líneas de corte
radiales adyacentes son dobladas en la primera dirección, de modo
que se forma una abertura con un círculo de lengüetas triangulares
que penden en la primera dirección desde la periferia de la
abertura.
La fig. 1 es una vista en perspectiva de un
elemento de empaquetadura de la invención desde un punto inferior y
hacia un lado, mirando directamente hacia una de las esquinas del
elemento triangular.
La fig. 2 muestra el mismo elemento de la fig. 1
desde el costado, esta vez mirando directamente al punto medio de
uno de los lados del elemento.
La invención se describe ahora más
particularmente con referencia a la realización ilustrada en los
dibujos. Esta descripción no está destinada a establecer
cualesquiera limitaciones necesarias en el alcance de ella, ya que
como fácilmente se apreciará, podrían ser introducidas muchas
variaciones menores sin apartarse del espíritu esencial de la
invención.
Los dibujos muestran un elemento de
empaquetadura triangular 1, con tres esquinas 2. A lo largo de cada
uno de los tres bordes de la lámina ha sido deformada una banda
hacia abajo para formar un arco 3, y cada arco tiene esencialmente
las mismas dimensiones. La parte de la lámina situada axialmente
por dentro de las bandas 3 exteriores, es deformada en dirección
diametralmente opuesta a las bandas exteriores, y una parte interior
4 es deformada en la primera dirección para volver al plano
original de la lámina, dejando tres arcos 5. La parte axialmente
central de la lámina está dotada de una abertura 6 en general
circular, y desde la periferia de dicha abertura penden unas
lengüetas 7 en la primera dirección. Adyacente a cada una de las
esquinas de las aberturas 8 de la lámina han sido formadas unas
lengüetas 9, que sobresalen en la primera dirección desde la
periferia redonda de cada abertura.
Los miembros arqueados 3 y 5, están formados con
secciones transversales en U, ya que esto proporciona un mejor
nivel de resistencia contra la deformación.
Los vértices de cada uno de los arcos de cada
grupo quedan en el mismo plano, aunque ha de hacerse notar que los
arcos formados por deformación en la segunda dirección son menores
que los formados por deformación en la primera dirección.
Claims (11)
1. Un elemento de empaquetadura en forma de una
lámina situada en un primer plano, que tiene forma de polígono con
3 a 6 esquinas, desde las cuales un primer grupo de bandas
periféricas espaciadas entre cada una de las esquinas de la lámina
están deformadas en una primera dirección para formar unas
estructuras arqueadas, con los vértices de al menos algunos de los
arcos en un segundo plano paralelo al primer plano y separado de él
en la primera dirección, y un segundo grupo de bandas paralelas de
igual número y paralelas a las correspondientes bandas del primer
grupo, pero cada una desplazada radialmente hacia dentro desde la
banda correspondiente del primer grupo, con cada banda deformada
fuera del primer plano en una segunda dirección diametralmente
opuesta a la primera dirección para formar arcos con vértices, de
los que al menos algunos están en un tercer plano paralelo al
primer plano, y hay una abertura axialmente central formada en la
lámina y definida por una periferia en general circular.
2. Un elemento de empaquetadura de acuerdo con
la reivindicación 1, en el que el polígono es un triángulo
equilátero.
3. Un elemento de empaquetadura de acuerdo con
la reivindicación 1, en el que cada una de las bandas del segundo
grupo de bandas paralelas es más corta que la banda adyacente del
primer grupo de ellas, de modo que los arcos formados de dichas
bandas son menores que los formados de las bandas del primer grupo
de ellas.
4. Un elemento de empaquetadura de acuerdo con
la reivindicación 1, en el que la abertura axialmente central está
definida por una periferia, y de ella penden en dicha primera
dirección una pluralidad de lengüetas.
5. Un elemento de empaquetadura de acuerdo con
la reivindicación 1, en el que las aberturas están dispuestas
adyacentes al menos a algunas de las esquinas de la lámina, y cada
abertura está definida por una periferia y cuenta con una pluralidad
de lengüetas que penden desde dicha periferia en la primera
dirección.
6. Un elemento de empaquetadura de acuerdo con
la reivindicación 1, en el que la lámina está hecha de un material
seleccionado de metal, plástico, o cerámica.
7. Un elemento de empaquetadura de acuerdo con
la reivindicación 6, en el que el material es acero inoxidable.
8. Un método para fabricar un elemento de
empaquetadura, que comprende:
a) disponer una lámina poligonal con 3 a 6
esquinas, y simétricamente en tomo a un eje perpendicular a la
lámina;
b) practicar por incisión un primer grupo de
líneas de corte, cada una de las cuales es adyacente, paralela, y
equidistante, a uno de los lados de la lámina, para formar un
primer grupo de bandas situada cada una entre un borde de la lámina
y una línea de corte;
c) practicar por incisión un segundo grupo de
líneas de corte, cada una de ellas adyacente, paralela, y
equidistante a una de las líneas del primer grupo de líneas de
corte, para formar un segundo grupo de bandas paralelas al primer
grupo;
d) practicar por incisión un grupo de líneas de
corte de igual longitud, radialmente desde el eje de la lámina;
e) aplicar luego presión a la lámina para
deformar los lados de ella entre los bordes y las primeras líneas
de corte en una primera dirección para formar arcos, deformar las
bandas entre las primeras y segundas líneas de corte en dirección
diametralmente opuesta a dicha primera dirección para formar arcos,
y doblar las partes de la lámina entre líneas adyacentes de
aquéllas cortadas radialmente desde el eje de la lámina, de modo que
se forme una pluralidad de lengüetas pendientes que sobresalen en
la primera dirección desde la periferia de la abertura de la
lámina.
9. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 8, en el que el polígono tiene forma de triángulo
equilátero.
10. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 8, en el que las aberturas con lengüetas pendientes
en la primera dirección, están formadas adyacentes a cada una de
las esquinas de la lámina.
11. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 8, en el que el material del que están hechos los
elementos es metal.
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