JP4361972B2 - 質量及び／又は熱伝導システムへ液体を散水する液体ディストリビューターの為のディスペンスデバイス - Google Patents

Description

記述
この発明は，質量トランスファーシステム及び／又は熱トランスファーシステム，特に，カラム又は塔内に組織的に又はランダムに配置された充填要素の細流のための液体ディストリビューターの分散デバイスに関するもので，そのデバイスは，液体ディストリビューターの出口にインサートでき，その壁の上位部分にいくつかの入口を有し、この入口を介して前記液体ディストリビューターの内部に存在する液体が前記中央要素の内部スペースへ圧力荷重なしに流入できるようになっているものである。
このような液体ディストリビューターのための分散デバイスは，欧州公開出願ＥＰ−Ａ ０ ５１２ ２７７から知られている。このケースにおいては，分散デバイスの中央要素は，液体ディストリビューターの関連した出口に溶接されたアウトレットチューブとして構成されている。各アウトレットチューブは，液体ディストリビューターの底部から数センチメーター離れた上位に孔が開けられ，これら孔を経て液体ディストリビューターの内部から液体が前記アウトレットチューブ内へ重力で流れこむ。前記液体ディストリビューターの各アウトレットチューブは，前記液体ディストリビューターの外部に配置されたポット内に連通している。該ポットの壁の底部エッジには，フィンガー部材が該ポットの壁に連結又は一体になっていて，外側へカーブしている。前記ポットの壁には，前記フィンガー部材の上に開口が設けられており，前記液体ディストリビューターから流出して前記ポット内にある液体が前記開口を介して前記フィンガー部材へ流れて質量及び／又は熱トランスファーカラム内に納められているランダムに又は組織的に充填された充填要素へ液体を分流するようになっている。
既知の液体ディストリビューター用分散デバイス並びにこの分散デバイスを使用する液体ディストリビューターは，上記の分散デバイスの構造及びしたがって液体ディストリビューターの構造が極めて高価なもので，不経済である欠点を有している。
したがって，この発明の目的は，冒頭に述べたタイプの分散デバイスを発展させ，単純で，コスト効率が良い構造を提供することにある。
この発明によれば，中央要素の内部スペースに一つ又はいくつかの放出要素を配置し，該要素のそれぞれが上位チャンネルセクションと下位細流セクションとを有し，該放出要素の上位チャンネルセクションで前記中央要素の内部スペースを対応する数の放出チャンネルに区分し，前記中央要素の壁に配置した入口を経て液体が前記チャンネル内へ流入できるようにし，そして，前記放出要素の下位の細流セクションを前記中央要素から突出させて，前記中央要素の長さ方向軸から先端がそれるフィンガー形状の要素を形成させ，前記中央要素の入口を介して前記放出チャンネルへ流入する前記液体ディストリビューターの液体が前記フィンガー要素から質量及び／又は熱トランスファーシステムへ細流となって流れることができるようにすることで，前記問題を解決したものである。
この発明による手段により，トラフ型ディストリビューターに特に適している分散デバイスが質量及び／又は熱トランスファーシステム，特にカラム及び塔の細流のために有利な方法で設けられており，これは，その単純で，したがってコスト効率のよい構造に特徴づけられる：液体ディストリビューターから液体を排出させ，さらに，液体を質量及び／又は熱トランスファーシステムの充填要素へ分配するために−既知の分散デバイスを使用する既知の液体ディストリビューターの場合におけるように−二つのセパレートしたコンポーネンツ，即ち，放出チューブと，それから物理的に分離されているポットとから構成され，これらは，液体ディストリビューターの外側に配置されていて，これらを液体ディストリビューター内に配置するためには，放出チューブを先ず既知の液体ディストリビューターの出口に緊密にインサートし，ついで放出フィンガーを一部に形成したポットを前記液体ディストリビューターから突出の前記チューブの下位の上に押し込み，その後前記ポットを液体ディストリビューターの底部に溶接しなければならない分散デバイスを使用する必要がない。
これに対して，この発明により構成された分散デバイスは，構造が比較的単純であるから製造コスト効率がよく，さらには，１回の操作で液体ディストリビューターに装着できる。前記放出要素は，チューブ状の中央要素の内部に配置され，放出チャンネルを形成し，同時に，放出フィンガーの構造が簡単であるから，これら部材の製造のコスト効率がよく，これら部材は，放出要素内に予め組み立てられ，液体ディストリビューターの分散デバイスのチューブ状中央要素内に簡単にインサートでき、そこに簡単に装着される。このような発明性がある構成の分散デバイスは，液体ディストリビューターの出口へ極めて簡単にインサートできる。
この発明をさらに有利に発展させることにより，前記中央要素は，外方へ突き出るストップ要素を有することになり，該要素は，前記分散デバイスを液体ディストリビューターにインサートすれば，係止面になる。この手段により，発明の分散デバイスに適合する出口を簡単，確実にシールできるものであり，これは，前記中央要素より径が大きい，フランジであることが好ましいストップ要素が前記液体ディストリビューターに機械的に連結することが容易であるからである。さらに，前記中央要素のストップ要素は，前記中央要素の入口における位置決めを確実させるものである。
この発明の他の有利な展開は，添付の請求の範囲の従属請求項の主題になっている。
この発明の他の特徴及び利点は，図面により以下に記載の実施例から推量される。ここで，
図１は，分散デバイスの実施例を示し，
図２は，図１のII−II線にそう断面を示し，
図３は，既知の液体ディストリビューターの略図を示し，そして
図４は，分散デバイスが挿入されている液体ディストリビューターの実施例を示す。
ここで，液体ディストリビューター１のための１０で示された図１と図２に示された分散デバイスの好ましい実施例を詳細に記載する前に，まず図３に示された液体ディストリビューター１の基本的構造と操作モードとを完全を期するために簡単に説明する。質量及び／又は熱伝導システム，特にタワー又はカラムに配備された組織化された又はランダムなパッキングのためのパッキング要素における流れを細くするための液体ディストリビューターの図示の例は，底部１ａと二つの壁部１ｂ，１ｂ’を有する上方開放のトラフディストリビューターとして構成されている。底部１ａにおいては，出口２が設けられており，液体ディストリビューター１へ供給されて，内部スペース１’にある液体Ｆが前記出口を介して重力作用により液体の流れＦＳとなって流出し，かくして出口２にインサート可能な分散デバイス１０を経て圧力なしで液体ディストリビューター１の下位に配置の質量及び／又は熱伝導塔−又はそのような種類の塔−の充填要素（図示せず）へ細く流れるようになっている。このような液体ディストリビューターの構成は，当業者に知られており−なかんづく出願人の情報小冊子”インターナルズ・フォー・パックド・カラム”−，これにより図３に示した液体ディストリビューターの配置と構造，特にその出口２は，単に特徴の例示であり，限定して理解するに当たらないことを知る。実際の液体ディストリビューターにおいては，出口２の数は，図３に示したものよりもずっと多く，図では明瞭にするために，出口２を数少なく示したにすぎないことが理解される。しかしながら，この点は，以下の考察に制限を加えるものではない。
図１と図２とから明らかなように，液体ディストリビューター１のための記載された分散デバイス１０は，中央要素１１，４つの放出要素１５ａ〜１５ｄならびに中央要素１１から放射状に外側へ突出している係止要素，特にフランジを備えている。中央要素１１は，チューブ状の構造で，金属，例えばステンレススチール又はアルミニウム又はプラステックスマテリアルで作られていることが好ましい。チューブ状の中央要素１１の壁１１ａで囲まれた内部空間１２には，４つの放出要素１５ａ〜１５ｂが配置されており，これらは，図示の場合には，中央要素１１の上端１１”近辺から下方へ延び，中央要素１１の下端１１’から突き出て，好ましくは外方へカーブした形状になっている。チューブ状の中央要素１１の内部空間１２においては，放出要素１５ａ〜１５ｄの上位チャンネルセクション１８ａ〜１８ｄは，放出チャンネル１６ａ〜１６ｄを形成し，これらは，チューブ状の中央要素１１の対応する入口２５を介して液体ディストリビューター１の内部空間１’に連通する。この手段により，液体ディストリビューター１の内部の液体Ｆは，スプリットストリームＦＳの態様で放出要素１５ａ〜１５ｄの上位チャンネルセクション１８ａ〜１８ｄへ圧力荷重を受けずに流入することができる。そこからスプリットストリームは，放出チャンネル１５ａ〜１５ｄのチャンネルセクション１８ａ〜１８ｄと一体に形成された放出チャンネル１５ａ〜１５ｄの細流セクション１９ａ〜１９ｄに到達する。該放出チャンネルは，フィンガー要素１７ａ〜１７ｄを形成し，これらは，中央要素１１の長さ方向軸とは向きを変えており，チューブ状の中央要素１１の入口２５と内部スペース１２とを介して液体ディストリビューター１の内部スペース１’から−そして，そこに配置された放出チャンネル１６ａ〜１６ｄに流入した液体Ｆは，細い流れになって液体ディストリビューター１の分散デバイス１０の下位に配置された物質及び／又は熱移動システムの充填要素へ流れることができるようになる。
シングルピースが特徴の中央セクション１８ａ〜１８ｄは，フィンガー要素１７ａ〜１７ｄを形成する細流セクション１９ａ〜１９ｄで放出チャンネル１６ａ〜１６ｄを限定し，該細流セクションは，記載された放出要素１５ａ〜１５ｄで得られるものであって，これによって，放出要素１５ａ〜１５ｄの個々の製造が極めて簡単になり，コスト効率を上げる有利さを達成するものである。さらにはむしろ，単純なハーフチューブからなることが好ましい放出要素１５ａ〜１５ｄを中央要素１１内に装着することは，極めて簡単に行えるもので，これは，記載した分散デバイス１０の構造にとって，４つの放出要素１５ａ〜１５ｄを一緒にしてシングルユニット１５にしておくことができるからである。このように予めアッセンブリーされた放出要素ユニット１５を分散デバイス１０の中央要素１１の内部スペース１２内へ配置し，前記分散デバイスに連結する。
最後に，分散デバイス１０の中央要素１１ならびに放出要素１５ａ〜１５ｄの構造に関しては，中央要素１１が図１と図２とに示した中空のシリドリカルの構造をもつ必要性はないことを指摘する。そのほかに，チューブ状の中央要素１１の壁１１ａは，断面が多角形又は楕円であってもよい。
同様に，好ましくはトラフ形状の放出要素１５ａ〜１５ｄは，図示のような断面が半円形状をもつ必要もない。放出要素１５ａ〜１５ｄの断面をＶ又はＵ形状のものにすることもまた上記の記述から当業者にとり明らかなことである。どのような多角形断面でもよい。
同じく当業者に明らかなことは，４つの放出要素１５ａ〜１５ｄの図示の数そのものは，あくまでも例示であるという点であって，これは，より数の多い又は数の少ない放出要素１５ａ〜１５ｄを分散デバイス１０の中央要素１１の内部スペース１２内へインサートできるからである。
同様に，有利なことは，中央要素１１が好ましくは下端１１’において，係止要素，即ち外側へ突出したフランジ３０を有する点である。これにより，インサートした分散デバイス１０の周縁エッジ３０’を液体ディストリビューター１の底部１ａの出口２に溶接又は封止して，該出口を容易に封止することができる。フランジ３０の直径が分散デバイス１０の中央要素１１の直径よりも大きいことにより，溶接作業が容易に行える利点がある。この点に関して言えることは，分散デバイスを多数取り付けるに当たって，前記フランジ３０を液体ディストリビューター１の底部１ａにスポット溶接し，他の周縁領域を適当なシーリング手段で液密にシールすれば十分であるという点である。
フランジ３０は，中央要素１１と一体に形成又は確実に連結して作れる利点をもつほか，液体ディストリビューター１に対し分散デバイス１０の入口２５の位置を精確に位置決めできる利点を有する。
要するに，記載した分散デバイス１０は，構造が簡単であるのみならず，これの装着も簡単に行える点に注目しなければならない。さらに，記載した分散デバイス１０は，極めてコンパクトな構造であり，クリーンにすることも容易であるという利点も有する。
図４においては，液体ディストリビューター１００の一部に長さ方向のセクションがあり，これに分散デバイス１０がインサートされているものが図示されており，この例では，液体ディストリビューター１００は，図３の液体ディストリビューター１と基本的構造が一致している。ここで，液体ディストリビューター１と図４に図示の液体ディストリビューター１００とのエッセンシャルの相違は，液体ディストリビューター１００がその内部１００’に突出している分散デバイス１０の中央要素１１に対する，好ましくは包囲するチューブである包囲する要素４０を有している点である。この包囲する要素４０には，少なくとも一つの入口４１が設けられていて，液体ディストリビューター１００の内部スペース１００’における液体Ｆは，包囲する要素４０の入口４１を経て，該包囲する要素内にある分散デバイス１０へ達することができるようになっている。
分散デバイス１０の中央要素１１のまわりを包囲する要素４０の配置は，分散デバイス１０の放出チャンネル１６ａ〜１６ｄの入口２５が比較的大きなものであっても，４つの放出チャンネル１６ａ〜１６ｄそれぞれに対する液体のスループットは，比較的少量になるもので，これは，分散デバイス１０により分配される液体Ｆの流入が包囲する要素４０の少なくとも一つの入口４１で制限されるからである。実際の使用においては，分散デバイス１０の中央要素１１の入口２５の直径は、これを２ｍｍ以下にすると閉塞してしまうおそれがあるため，２ｍｍ以下の直径にすることができないものであり，入口２５の最低のサイズにより，流量の最低の値は，入口２５の直径に比例することになる。
さらに，分散デバイス１０の中央要素１１まわりに包囲する要素４０を配置することにより，包囲する要素４０の内部に液体傾斜が発生せず，その結果放出チャンネル１６ａ〜１６ｄ個々からの液体の流れＦＳが不均一のものになることが効果的に打ち消され，低い圧力水頭を得ることができる。

Claims (14)

1. 質量トランスファーシステム及び／又は熱トランスファーシステムにおける散布のための、液体ディストリビューター（１）の液分散用デバイス（１０）であり、そのデバイスは、前記液体ディストリビューター（１）の出口（２）にインサートでき、インサートされた状態においては、壁（１１ａ）の部分が前記液体ディストリビューター（１）の内部スペース（１’）内に突出する中央要素（１１）を有し、この中央要素（１１）にいくつかの入口（２５）が設けられていて、前記液体ディストリビューター（１：１００）内に存在する液体（Ｆ）が該入口を介して前記中央要素（１１）の内部スペース（１２）へ自重で流入できるようになっているものであって、中央要素（１１）がチューブ形状を有し、液分散用デバイス（１０）のチューブ形状の中央要素（１１）の内部スペース（１２）にいくつかの放出要素（１５ａ〜１５ｄ）を配置し、該要素のそれぞれが上位チャンネルセクション（１８ａ〜１８ｄ）と下位細流セクション（１９ａ〜１９ｄ）とを有し、該放出要素（１５ａ〜１５ｄ）の上位チャンネルセクション（１８ａ〜１８ｄ）が前記液分散用デバイス（１０）のチューブ形状の中央要素（１１）の内部スペース（１２）に対応する数の放出チャンネル（１６ａ〜１６ｄ）に区分し、中央要素（１１）の壁（１１ａ）に配置した入口（２５）を経て液体（Ｆ）が前記チャンネル内へ流入できるようにし、そして、前記放出要素（１５ａ〜１５ｄ）の下位の細流セクション（１９ａ〜１９ｄ）を前記中央要素（１１）から突出させて、前記中央要素（１１）の長さ方向軸から先端がそれるフィンガー要素（１７ａ〜１７ｄ）を形成させ、液分散用デバイス（１０）の中央要素（１１）の入口（２５）から中央要素（１１）の放出チャンネル（１６ａ〜１６ｄ）へ流入する前記液体ディストリビューター（１：１００）の液体（Ｆ）が前記フィンガー要素から質量及び／又は熱トランスファーシステムへ細流となって散布されることができるようになっていることを特徴とする液体ディストリビューターの液分散用デバイス。
2. 液分散用デバイス（１０）の放出要素（１５ａ〜１５ｄ）の少なくとも一つが樋形状の構造であることを特徴とする請求項１による液体ディストリビューターの液分散用デバイス。
3. 桶形状の放出要素（１５ａ〜１５ｄ）が半円形、Ｕ形状又はＶ形状又は多角形の断面形状を有していることを特徴とする請求項２による液体ディストリビューターの液分散用デバイス。
4. 放出要素（１５ａ〜１５ｄ）の少なくとも一つが外方へカーブしている細流セクション（１９ａ〜１９ｄ）を有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つによる液体ディストリビューターの液分散用デバイス。
5. 少なくとも一つの入口（２５）がそれぞれの放出チャンネル（１６ａ〜１６ｄ）に連通していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つによる液体ディストリビューターの液分散用デバイス。
6. チューブ形状の中央要素（１１）の入口（２５）の少なくとも一つがスリット形状又は円形構造を有していることを特徴とする請求項５による液体ディストリビューターの液分散用デバイス。
7. 液分散用デバイス（１０）の中央要素（１１）が、放射状に外側へ突き出るストップ要素を有していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つによる液体ディストリビューターの液分散用デバイス。
8. 前記ストップ要素がフランジ（３０）である請求項７による液体ディストリビューターの液分散用デバイス。
9. フランジ（３０）が中央要素（１１）と一体に形成されているか、又は，中央要素（１１）にしっかり連結されていることを特徴とする請求項８による液体ディストリビューターの液分散用デバイス。
10. チューブ形状の中央要素（１１）が円形、楕円又は多角形の断面形状を有していることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一つによる液体ディストリビューターの液分散用デバイス。
11. 請求項１乃至請求項１０の少なくとも一つによる液体ディストリビューターの液分散用デバイス（１０）が出口（２）の一つにインサートされていることを特徴とする少なくとも一つの出口（２）と二つの壁セクション（１ｂ、１ｃ）をもつ底部セクション（１ａ）有する液体ディストリビューターの液分散用デバイス。
12. 液分散用デバイス（１０）の中央要素（１１）を囲むように包囲する要素（４０）が設けられ、該包囲する要素（４０）は前記出口（２）に連通していることを特徴とする請求項１１による液体ディストリビューター。
13. 包囲する要素（４０）が少なくとも一つの入口（４１）を有することを特徴とする請求項１２による液体ディストリビューターの液分散用デバイス。
14. 包囲する要素（４０）が液体ディストリビューター（１００）の底部（１ａ）に連結していることを特徴とする請求項１２又は請求項１３による液体ディストリビューターの液分散用デバイス。

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