ITMI950527U1

ITMI950527U1 - Elemento per riempire colonne in particolare per il trasferimento di massa e di calore in processi chimici

Info

Publication number: ITMI950527U1
Application number: IT95MI000527U
Authority: IT
Inventors: Frank D Moore
Original assignee: Norton Chem Process Prod
Priority date: 1994-07-26
Filing date: 1995-07-21
Publication date: 1997-01-21
Also published as: ITMI950527V0; IT237056Y1; FR2723188A1; DE29512080U1; JP3023082U; CN2232310Y; FR2723188B1

Description

Descrizione del modello di utilità avente per titolo:

"Elemento per riempire colonne, in particolare per il trasferimento di massa e di calore in processi chimici"

Riassunto del trovato

Elementi di riempito di colonne o torri, in forma di elementi a corpo arcuato con anse o anelli di ponticellatura, possono essere resi resistenti alla deformazione prevedendo una goffratura sull'elemento di corpo. Esso può essere ulteriormente rinforzato prevedendo un canale negli anelli di ponticellatura.

(Figura 1)

Descrizione del trovato

Il presente trovato riguarda alcuni tipi di elementi per riempire colonne o torri, come quelli impiegati in applicazioni di trasferimento di massa e di trasferimento di calore in processi chimici. Questi elementi, che sono spesso chiamati riempimenti a scarico casuale, sono concepiti per fornire una grande area superficiale di contatto di gas con liquidi, determinando al tempo stesso una caduta di pressione della fase gassosa quanto più bassa possibile entro la colonna. Tali elementi sono tipicamente scaricati in una colonna o torre verticale e impilati ad una profondità considerevole. Sussiste perciò una tendenza per gli elementi in corrispondenza del fondo di essere deformati o appiattiti, fornendo così una aumentata resistenza al flusso attraverso la colonna .e un indesiderabile gradiente in pressione entro la colonna stessa.

Gli elementi per il riempimento di colonne o torri sono perciò concepiti per fornire strutture in grado di resistere alla deformazione, fornendo al tempo stesso una struttura aperta e una grande area superficiale.

Strutture tipiche del tipo precedentemente menzionato sono note come anelli Pali e anelli Raschig. Come i nomi stessi comportano, questi anelli hanno struttura cilindrica e sono dotati di vari tipi di sporgenze interne per aumentare l'area superficiale. Queste strutture sono resistenti allo schiacciamento, ma determinano indesiderabili cadute di pressione in alcune applicazioni. Per tali impieghi, sono preferite strutture più aperte, come quelle descritte nei -brevetti Statunitensi 4 303599; 4 333 892; e 4 576763. Queste sono strutture di lamiera metallica fondamentalmente arcuate, con uno o più elementi a striscia tagliati dal metallo dell'arco e incurvati verso l'interno entro l'arco in modo da adottare una curvatura opposta a quella dell'arco, e formare un ponte tra le estremità aperte dell'arco. Questi anelli di ponticellatura sono principalmente previsti per definire passaggi per liquido e superfici di contatto addizionali, e per opporsi alla tendenza degli elementi a "compenetrarsi" o innestarsi mutuamente. Essi forniscono una piccola resistenza alla deformazione a causa dello spessore relativamente piccolo del metallo che è impiegato per ridurre il peso. Questo aspetto della riduzione del peso è estremamente importante, poiché tanto minore è il peso di un elemento individuale, tanto minore risulta la forza accumulata su elementi in corrispondenza della base di una colonna riempita con questi elementi. Una forza inferiore equivale ad una minor tendenza alla deformazione e all'appiattimento. Tuttavia, il metallo a spessore più sottile rende gli elementi suscettibili di essere più facilmente deformati. Sussiste pertanto un compromesso inevitabile tra il desiderio di realizzare gli elementi più leggeri, e al tempo stesso dotarli di una resistenza meccanica sufficiente a supportare un carico.

È stata ora sviluppata una struttura nuova che aumenta grandemente la resistenza alla deformazione di elementi di riempimento scaricati alla rinfusa arcuati. La struttura è adattabile a qualsiasi riempimento scaricato alla rinfusa attualmente esistente del tipo precedente, e fornirà vantaggi similari in ciascuno. L'inclusione dei particolari strutturali dell'invenzione può essere realizzata con piccolo costo addizionale impiegando apparecchiature di fabbricazione convenzionali. . La caratteristica di progettazione o strutturale è particolarmente utile poiché essa consente alle guarnizioni di essere realizzate più rigide e al tempo stesso più leggere.

Il trovato comprende un elemento di guarnizione scaricabile alla rinfusa avente un elemento di corpo arcuato e almeno un anello di ponticellatura estendentesi tra le estremità aperte dell'arco dell'elemento di corpo, detto anello avendo una curvatura opposta a quella dell'arco dell'elemento di corpo in modo da racchiudere uno spazio entro il corpo arcuato e l'anello di ponticellatura, detto elemento di corpo avendo una goffratura estendentesi essenzialmente per tutta la lunghezza dell'arco in modo da fornire una sporgenza convessa entro lo spazio delimitato dall'elemento di corpo arcuato e dall'anello di ponticellatura. È preferito che, per fornire addizionale resistenza meccanica, l'anello o ansa di ponticellatura sia dotato/a di una goffratura similare estendentesi essenzialmente lungo la lunghezza dell'anello. Preferibilmente, la goffratura forma un canale corrispondente sulla superficie opposta dell'anello.

La goffratura sull'elemento di corpo può essere sotto forma

di una goffratura addizionale deformata dall'elemento di

corpo ma, più frequentemente, essa è sotto forma di una

deformazione sagomata a canale estendentesi sostanzialmente

per la lunghezza della superficie convessa dell'elemento di

corpo (e pertanto attorno all'arco) in modo da formare una

goffratura in risalto sulla superficie (concava) opposta

dell'elemento di corpo arcuato. Il canale può essere

deformato nell'arco o alternativamente fuori dall'arco. Gli

elementi hanno il canale deformato nell'arco (in modo tale

che la nervatura appare sulla superficie concava

dell'elemento di corpo arcuato), per cui il liquido non è

intrappolato nella nervatura. Più di una simile goffratura

può essere formata, se desiderato.

Il canale formato nell'anello o ansa di ponticellatura può

essere formato nella superficie convessa o in' quella

concava, ed è generalmente alquanto poco profondo. La

profondità è generalmente inferiore al 50% e più

preferibilmente inferiore al 25% della larghezza

dell'anello o ansa come ad esempio da circa al 10% a circa

il 25% di questa larghezza. La funzione del canale è quella * di fornire aumentata resistenza all'anello e eccessiva

deformazione della striscia metallica formante l'anello può

essere controproducente da tale punto di vista,

particolarmente quando lo spessore della striscia metallica è piccolo.

È pure possibile far sì che gli anelli o le anse di ponticel atura presentino flange in aggiunta ai canali descritti precedentemente. È pure possibile aggiungere flange all'elemento di corpo per rinforzarlo ulteriormente contro deformazione.

In aggiunta alle caratteristiche dei canali e. delle goffrature descritte precedentemente, l'elemento può pure comprendere una o più coppie di sporgenze estendentesi nello spazio racchiuso entro l'elemento di corpo e l'anello o gli anelli di ponticellatura, un'estremità di ciascuna della coppia di sporgenze essendo fissata all'anello di ponticellatura in prossimità di estremità opposte di esso, la posizione e l'orientamento delle sporgenze essendo tali che esse sporgono entro lo spazio racchiuso dall'elemento di corpo e dall'anello di ponticellatura. La funzione di queste sporgenze è principalmente quella di fornire punti di gocciolamento addizionali nell'elemento. In una forma di realizzazione preferita del trovato le sporgenze hanno la forma di linguette formate dal materiale dell'anello di ponticellatura mediante taglio e deformazione delle -porzioni tagliate verso l'interno in modo tale che esse si avvicinino l'una all'altra ma preferibilmente non si contattino l'una con l'altra. Si comprenderà, tuttavia, che le linguette potrebbero essere saldate o in altro modo fissate all'elemento di corpo o ad un anello di ponticellatura. Il costo generalmente rende questa disposizione meno attraente che non lo stampaggio della struttura a partire da un singolo pezzo di metallo che è quindi formato appropriatamente per impartire all'elemento la sua sagoma finale. Le linguette sporgono l'una verso l'altra in maniera tale che l'angolo con il quale esse si incontreranno sarà preferibilmente inferiore a 90°, come ad esempio tra circa 60 e 75°.

Le sporgenze possono essere formate dal materiale dell'elemento arcuato stesso mediante taglio della sagoma della sporgenza da una striscia piatta che è quindi piegata alla configurazione desiderata prima della o simultaneamente alla formazione delle sporgenze mediante spostamento del materiale tagliato dal piano dell'elemento arcuato. Come si comprenderà, questa è una soluzione altamente vantaggiosa per la fabbricazione di questi elementi poiché essa può essere realizzata in un semplice processo di stampaggio continuo meccanizzato.

In aggiunta alle sporgenze descritte precedentemente, gli elementi arcuati del trovato possono comprendere una -qualsiasi delle caratteristiche che caratterizzano gli elementi di riempito arcuati della tecnica nota. Queste includono l'impiego di una coppia di anelli o anse di ponticellatura. L'elemento può pure avere altre sporgenze a linguetta non contattantesi l'una con l'altra e operanti semplicemente per definire nuove superiici di contatto e nuovi percorsi di flusso.

In una forma di realizzazione particolarmente preferita del trovato, l'elemento, includente l'elemento di corpo arcuato, l'anello di ponticellatura o gli anelli o anse di ponticellatura e le sporgenze sono formati da una singola striscia metallica tramite taglio di fessure longitudinali adatte nella striscia in modo tale che, quando piegate in una sagoma arcuata, possono essere prodotti anelli di pontìcellatura formando almeno una striscia nello spazio racchiuso dall'elemento di corpo arcuato e sporgenze possono essere prodotte formando strisce che sono ora posizionate nell'anello o negli anelli di pontìcellatura nello spazio tra l'elemento di corpo e l'anello o gli anelli di ponticellatura.

La goffratura dell'elemento di corpo e i canali sull'anello o sugli anelli di ponticellatura che caratterizzano il presente trovato possono essere formati simultaneamente oppure successivamente. Poiché la goffratura dell'anello o degli anelli di ponticellatura può essere realizzata nel pezzo non formato, le goffrature possono estendersi per tutta la lunghezza del pezzo. Così, nel formare l'intera parte, la goffratura può estendersi dalle estremità dell'elemento di corpo sull'anello o sugli anelli di ponticellatura e indietro sull'estremità opposta dell'elemento di corpo in una maniera continua.

La curvatura dell'elemento arcuato non deve necessariamente essere uniforme, in modo tale che esso presenti una sezione trasversale perpendicolare all'asse dell'elemento che è un arco o un cerchio. In realtà è spesso desiderabile che questa sezione trasversale abbia sagoma parabolica come nel caso dell'elemento arcuato descritto nel brevetto statunitense 4303 599.

Nei disegni acclusi:

la figura 1 rappresenta una vista di estremità di una prima forma di realizzazione di un elemento arcuato secondo il trovato, il punto di visione essendo lungo l'asse dell'elemento.

La figura 2 rappresenta una lamiera metallica con linee tagliate contrassegnate in essa che può essere conformata nell'elemento arcuato rappresentato in figura 1. Essa tuttavia non presenta i canali o le caratteristiche di goffratura che sono impartiti dopo che la lamiera è stata fessurata come è rappresentato.

La figura 3 è una vista laterale dell'elemento presa -perpendicolarmente al suo asse.

La figura 4 rappresenta una lamiera metallica con linee tagliate contrassegnate o marcate in essa adatta per la produzione di un elemento arcuato avente una configurazione particolarmente preferita.

Il trovato sarà ora descritto facendo riferimento agli acclusi disegni che, come si comprenderà, hanno lo scopo di descrivere forme di realizzazione specifiche e non devono essere considerati in alcun modo limitativi dell'ambito dì protezione, essenziale del presente trovato.

In figura 1, un elemento 1 comprende un elemento o organo di corpo arcuato 2 con una goffratura 6 estendentesi longitudinalmente ed estremità 3. Due anelli o anse di ponticellatura 4, aventi curvature similari opposte a quella della porzione di corpo, sono fissati all'elemento arcuato adiacentemente alle estremità 3 e ricoprono l'intercapedine tra di essi. Queste anse sono dotate di canali 7. Sporgenze 5 sono formate da queste anse o anelli di ponticellatura, e sporgono nello spazio tra l'elemento di corpo e gli anelli di ponticellatura. Flange 8 sono formate sui bordi esterni dell'elemento di corpo arcuato. La figura 2 illustra una piastra piana in cui le linee tagliate sono già state realizzate per consentire di piegare e deformare la piastra per ottenere l'elemento arcuato illustrato in figura l.

La figura 3 illustra l'elemento di figura 1 in vista laterale per mostrare più chiaramente le caratteristiche di goffratura e delle flange del trovato.

La figura 4 è simile alla figura 2 tranne che per la formazione nel pezzo di cariali 7 che, quando il pezzo è conformato nell'elemento di riempimento del trovato, si estenderanno da una estremità dell'elemento di corpo al punto in corrispondenza del quale le anse di ponticellatura uniscono l'elemento di corpo arcuato, e quindi lungo la lunghezza delle anse di ponticellatura e successivamente all'estremità opposta dell'elemento di corpo arcuato.

I disegni illustrano un elemento con due anse o anelli di ponticellatura, ma si può facilmente osservare che un singolo elemento anulare di ponticellatura sarebbe pure in grado di fornire molti dei vantaggi della forma di realizzazione con gli anelli di ponticellatura doppi che è illustrata. Anche ciò rientra nell'ambito protettivo del trovato, come pure vi rientrano forme di realizzazione con ancora più anse o anelli di ponticellatura.

Come è stato indicato precedentemente, gli elementi arcuati del trovato possono in aggiunta avere altre caratteristiche del tipo descritto nella tecnica nota senza allontanarsi dalla natura sostanziale propria del presente trovato.

Claims

Rivendicazioni 1. Elemento per riempire colonne, in particolare per il trasferimento di massa e di calore in processi chimici, scaricabile alla rinfusa e avente un elemento di corpo arcuato e almeno un anello o ansa di ponticellatura estendentesi tra le estremità aperte dell'arco dell'elemento di corpo, detta ansa avendo una curvatura opposta a quella dell'arco in modo da racchiudere uno spazio delimitato dal corpo arcuato e dall'arsa di ponticellatura, in cui l'elemento di corpo ha una goffratura fornente una sporgenza convessa estendentesi entro la ed essenzialmente lungo la lunghezza dell'arco del corpo e corrispondentemente un canale nella superficie convessa rivolta verso l'esterno dell'elemento di corpo arcuato.
2. Elemento arcuato secondo la rivendicazione 1, in cui l'ansa di ponticellatura ha un canale estendentesi essenzialmente per l'intera lunghezza dell'ansa.
3. Elemento arcuato secondo la rivendicazione 2, in cui il canale nell'ansa di ponticellatura si estende oltre l'ansa e sulle estremità dell'elemento di corpo arcuato.
4. Elemento arcuato secondo la rivendicazione 2, in cui il canale nell'ansa di ponticellatura è formato nella superficie concava dell'ansa.
5. Elemento arcuato secondo la rivendicazione 2, in cui il canale nell'ansa di ponticellatura è formato nella superficie convessa dell'ansa.
6. Elemento arcuato secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre almeno una coppia di sporgenze estendentesi dall'ansa di ponticellatura adiacentemente alle estremità di essa e nello spazio tra l'elemento di corpo e l'ansa di ponticellatura.
7. Elemento arcuato secondo la rivendicazione 1, i cui l'elemento di corpo è inoltre dotato di flange lungo i suoi bordi .
8. Elemento di riempimento scaricabile alla rinfusa e avente un elemento di corpo arcuato e almeno un'ansa di ponticellatura estendentesi tra le estremità .aperte dell'arco dell'elemento di corpo, detta ansa avendo una curvatura opposta a quella dell'arco in modo da racchiudere uno spazio delimitato dall'elemento di corpo arcuato e dall'ansa di ponticellatura, in cui l'elemento di corpo ha una goffratura estendentesi entro l'arco del corpo ed essenzialmente lungo la lunghezza dell'arco formata mediante deformazione della superficie convessa esterna dell'elemento di corpo arcuato verso l'interno per formare un canale corrispondente alla goffratura sulla superficie interna, e in cui l'ansa di ponticellatura è dotata di un canale formato nella superficie concava dell'ansa.
9. Elemento di riempimento scaricabile alla rinfusa secondo la rivendicazione 8, in cui il canale nell'ansa di ponticellatura continua oltre i punti in corrispondenza dei quali l'ansa di ponticellatura unisce l'elemento di corpo arcuato e prosegue alle estremità di esso.