PL172389B1

PL172389B1 - Ksztaltka wypelniajaca PL

Info

Publication number: PL172389B1
Application number: PL92295691A
Authority: PL
Inventors: Heinz Faigle
Original assignee: Heinz Faigle
Priority date: 1991-08-23
Filing date: 1992-08-21
Publication date: 1997-09-30
Also published as: HUH3765A; EP0529422A1; ATE100573T1; SI9200170A; CZ252692A3; US5413872A; DE59200051D1; ES2050552T3; PL295691A1; HRP920247B1; SK252692A3; ATA166091A; HRP920247A2; RU2076002C1; DK0529422T3; HU216182B; EP0529422B1

Abstract

1 Ksztaltka wypelniajaca, do ukladów, w których media sa w bezposrednim kontakcie, do wymiany energii i/lub materialów lub do reakcji chemicznych albo biologicznych lub procesów mieszania i oddzielania np. do siatek ociekowych lub odkrapla- czy w wiezach chlodniczych, bezposrednich wymienników ciepla, do ksztaltek kroplowych w biologicznych instalacjach do oczysz- czania wody, do chemicznych kolumn, do rozdzielaczy i miesza- czy cieczy i/lub gazu, do zasilaczy powietrza lub tp , skladajaca sie z wielu pofalowanych elementów plytowych z tworzywa sztucznego w postaci folii, o ustalonej amplitudzie i dlugosci fal, które wzdluz swojego przebiegu sa wzajemnie ustawione wierz- cholkiem fali do doliny fali, w celu utworzenia kanalów przeply- wowych i wzajemnie polaczone, przy czym ewentualnie pomie- dzy dwoma profilowanymi foliami jest umieszczony plaski ele- ment plytowy w postaci folii, a kanaly przeplywowe posiadaja w kierunku przeplywu co najmniej dwie zmiany kierunku i ko- rzystnie na swojej dlugosci maja rózne wielkosci przekroju po- przecznego, znamienna tym, ze bezposrednio obok siebie lezace odcinki kazdorazowo dwóch, lezacych jedna na drugiej i tworza- cych warstwe folii (1), sa polaczone miedzy soba wylacznie w sposób strefowy, a na innej czesci swojej dlugosci tworza otwarta szczeline (4), laczaca lezace obok siebie kanaly przeply- wowe (2), której powierzchnia przekroju poprzecznego wynosi tylko czesc powierzchni przekroju poprzecznego polaczonych przez nia kanalów przeplywowych (2). Fig. 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest kształtka wypełniająca do układów, w których media są w bezpośrednim kontakcie.

Kształtka wypełniająca do bezpośredniej wymiany energii jest przedstawiona w opisie patentowym DE nr 2 738 257. Płytkowe, ukształtowane w postaci fali elementy płytowe w postaci folii są wzajemnie tak umieszczone i złączone w kształtkę wypełniającą, że odcinki leżące bezpośrednio obok siebie w warstwach folii, przylegające wzajemnie na wysokości kształtki wypełniającej i odcinki przylegające wzdłuż nich wzajemnie bezpośrednio, połączone szczelnie między sobą wierzchołkiem fali z doliną fali, z reguły są sklejane ze sobą lub zespawane. Powstałe w ten sposób kanały przepływowe w każdej płaszczyźnie przekroju poprzecznego są zamknięte obwodowo tak, że laka kształtka wypełniająca składa się zasadniczo z wielu pojedynczych kanałów przepływowych, leżących obok i poprzecznie do siebie. Te kanały przepływowe posiadają na swojej długości jedną lub szereg zmian kierunku i na swoim przebiegu wzdłużnym mają różne wielkości i ewentualnie różne postacie przekroju poprzecznego. Pojęcia sąsiedni i obok siebie są rozumiane w powyżej deklarowanym sensie.

Kształtki wypełniające porównywalnego rodzaju są przedstawione w opisie wzoru użytkowego DE nr 1 863 231, opisach wyłożeniowych DE nr 1 287 096, 1 293 796, 1 544 115, opisie ogłoszeniowym DE nr 1 809 095, opisie patentowym US nr 2 555 125. Zamknięte obwodowo kanały przepływowe we wszystkich pokazanych kształtach przebiegają w płaszczyznach, w których one mają jeden lub szereg zmian kierunku. Wbrew pierwszemu wrażeniu chodzi tutaj także o wspomniany opis nr 1 544 115, w którym zmiany kierunku elementów płytowych w postaci folii, ograniczającej boczne kanały przepływowe, drgają równolegle w jednakowych płaszczyznach, do których są równoległe także ściany przegrodowe.

Kształtki wypełniające z kanałami strumieniowymi, których osie wykazują przestrzenny przebieg, są przedstawione w opisie ogłoszeniowym EU nr 0 361 225, opisie wyłożeniowym DE nr 1 719 475 i opisie patentowym DE nr 1 059 888, a także w opisie patentowym CH nr 556 010. Ten ostatni opis przedstawia kształtkę kontaktową do wymiany materiałów, zwłaszcza do wymiany ciepła pomiędzy ciekłym i gazowym medium. Ta kształtka kontaktowa jest wytwarzana z jednakowo ukształtowanych płyt ociekowych w postaci pierścienia, przy czym wewnątrz utworzonego z płyt pakietu kolejne płyty są tak umieszczone, że sąsiednie płyty krzyżują się, tworząc łańcuch fal. Doliny i wierzchołki fal lub krawędzie fal sąsiednich płyt stykają się tylko punktowo. Dzięki temu te doliny fal, względnie wierzchołki fal lub krawędzie fal na swojej długości są spłaszczone odcinkami tak, że później gdy takie płyty ociekowe są zestawione w parkiet, tylko w części tych punktów krzyżowania i obszarów krzyżowania, doliny fal, względnie krawędzie fal sąsiednich płyt są między sobą połączone.

172 389

Ma to ten skutek, że patrząc w poziomym kierunku ukazuje się szczelinowy w przekroju poprzecznym otwór, przebiegający przez całą kształtkę, którego rzeczywisty przebieg nie jest jednak w postaci szczeliny. Taki szczelinowy widok otworu osiąga się tylko w rzucie normalIsn^olri iaoe ’σηοησηιο Κο^ΐσιβΐ ęVrt*ar*Vi^/k_ ^nl. W ι^νν^γννωνυονι ρ1&νυιν£ ncuiunu ρΗ/χ^υυ^χν^υ z-irujmu l/łuu^^J ύ&ν.αψπΐλ.ν wany. W tej znanej kształtce kontaktowej ciekłe medium jest doprowadzane od strony górnej, podczas gdy gazowe medium przepływa przez kształtkę zasadniczo poprzecznie do kierunku zasilania. Te środki służą do znaczącego zmniejszenia strat ciśnienia przepływającego medium, a więc do zredukowania widocznego oporu przepływu. W tej konstrukcji w kierunku poprzecznym, a więc w kierunku przepływającego gazu, niejako jest stworzony otwarty kanał, przez który może swobodnie przepływać gaz, który może przyczyniać się do wymiany materiałów lub energii. Jest to jednak problematyczne, ponieważ przepływający gaz otrzymuje niejako swobodną szybkość, a kształtka ociekowa nie jest dopasowana do wielokrotnie wydłużonej drogi. Opór przepływu jest co prawda znacznie zmniejszony, ale zmniejsza się także efektywność działania takiej kształtki kontaktowej.

Zadaniem wynalazku jest dalsze udoskonalenie kształtki wypełniającej, aby znacznie polepszyć jej efektywność działania.

Zadanie to zostało rozwiązane dzięki temu, że bezpośrednio obok siebie leżące odcinki każdorazowo dwóch, leżących jedna na drugiej i tworzących warstwę folii, są połączone między sobą wyłącznie w sposób strefowy, a na innej części swojej długości tworzą otwartą szczelinę, łączącą leżące obok siebie kanały przepływowe, której powierzchnia przekroju poprzecznego wynosi tylko część powierzchni przekroju poprzecznego połączonych przez nią kanałów przepływowych.

Korzystnie szczeliny, łączące leżące obok siebie kanały przepływowe, są umieszczone w tych obszarach wzdłużnych kanałów przepływowych, które mają mniejszy przekrój poprzeczny od innych obszarów wzdłużnych, a szerokość szczeliny ma wielkość mieszczącą się w granicach pomiędzy chropowatością powierzchni a 1,5 mm.

Uprzywilejowanie szerokość szczeliny wynosi najwyżej jedną piątą największej średnicy kanału przepływowego, a szerokość szczeliny wynosi od jednej dziesiątej do jednej dwudziestej amplitudy pofalowania.

Zgodnie z wynalazkiem zarys przekroju poprzecznego co najmniej jednego odcinka dwóch leżących obok siebie folii, ograniczającego szczelinę na jej głębokości przebiega stopniowo korzystnie w rodzaju podestu, fali lub uzębienia, a szczelina na swojej głębokości ma różną szerokość, względnie zarysy przekroju poprzecznego szczeliny odcinków dwóch leżących obok siebie folii ograniczających jej głębokość, przebiegają wzajemnie odpowiadająco, korzystnie stopniowo w rodzaju podestu, fali lub uzębienia, a szczelina na swojej głębokości posiada odcinki, usytuowane wobec siebie pod kątem.

Korzystnie odcinki szczeliny usytuowane wobec siebie pod kątem mają różną szerokość, a odcinki szczeliny znajdujące się w środkowym obszarze głębokości posiadają większą szerokość.

Zgodnie z wynalazkiem długość szczeliny wynosi od 1 do 2/3 długości kanału przepływowego, a na długości kanału przepływowego znajduje się szereg kolejnych szczelin.

Uprzywilejowanie odcinki ograniczające szczelinę mają co najmniej częściowo profil w postaci fali lub uzębienia, przebiegający poprzecznie do kierunku wzdłużnego szczeliny, a odcinki utworzone przez największą szerokość szczeliny są połączone między sobą przez połączenie folii w rodzaju rury*.

Korzystnie odcinki szczeliny są wyprowadzone poza obszar miejsc połączenia i przebiegają bocznie wobec boków kanałów przepływowych.

Uprzywilejowanie szczeliny łączące leżące obok siebie kanały przepływowe mają co najmniej pojedyncze fale o różnym kształcie, względnie różnej długości, a szerokość szczeliny wynosi od 0,05 do 1,00 mm.

Korzystnie kanały przepływowe mają w kierunku przepływu medium szereg zmian kierunku, przebiegających w rodzaju zygzaka lub wężownicy, a kanały przepływowe są ukształtowane przestrzennie.

172 389

Dzięki wynalazkowi media znajdujące się w kanale przepływowym, na swojej drodze przepływu co najmniej częściowo zmieniają kanał przepływowy, to znaczy przez szczelinę docierają do następnego leżącego obok kanału przepływowego, przy czym wielkość tego przepływu jest zależna od wielkości i kształtu szczeliny, której przekrój poprzeczny wynosi tylko część przekroju poprzecznego łączących ją kanałów przepływowych. Jak wykazały badania dzięki temu efektywność takiej kształtki wypełniającej jest polepszona w nieoczekiwany sposób.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia znaną ze stanu techniki kształtkę wypełniającą w widoku, fig. 2 - przekrój według linii II-II na fig. 1, fig. 3 - widok z boku kształtki z fig. 1, fig. 4 - w widoku kształtkę wypełniającą według wynalazku, wytworzoną z folii, jaka była stosowana w kształtce wypełniającej według fig. 1 do 3, fig. 5 - przekrój według linii V-V na fig. 4, fig. 6 - przekrój według linii VI-VI na fig. 4, fig. 7 do 21 - różne wykonania przebiegu szczeliny na jej głębokości, fig. 22 - szczegół odcinka ograniczającego szczelinę, fig. 23 i fig. 24 - szczegół w obszarze miejsca połączenia, fig. 25 - odmianę kształtki wypełniającej według fig. 4 do 6 z wielokrotnie skręconymi kanałami przepływowymi.

Kształtka wypełniająca, znanego rodzaju budowy, według fig. 1 do 3 składa się z wielu elementów płytowych w postaci folii 1, ukształtowanych w postaci fali. W celu utworzenia kanałów przepływowych 2 te folie 1 są wzajemnie tak łączone, że powstałe doliny fali są przestawione wobec wierzchołków fali. Pojedyncze kanały przepływowe 2 w swoim przebiegu mają dwie zmiany kierunku. Odcinki 3, leżące bezpośrednio obok siebie, każdorazowo dwóch folii 1 tworzących warstwę, przylegają do siebie i w tych odcinkach 3 na całej wysokości H kształtki wypełniającej są szczelnie między sobą sklejone lub zespawane tak, że utworzone pojedyncze kanały przepływowe 2 są zamknięte na obwodzie.

Znana ze stanu techniki kształtka wypełniająca przedstawiona na fig. 1 do 3 składa się z wielu leżących obok siebie i jeden przy drugim, zamkniętych obwodowo, pojedynczych kanałów przepływowych 2.

Natomiast fig. 4 do 6 pokazują kształtkę wypełniającą według wynalazku, która jest zbudowana z elementów płytowych w postaci folii 1, jaka była stosowana w znanej kształtce wypełniającej według fig. 1 do 3, z tą różnicą, że leżące wzajemnie bezpośrednio obok siebie odcinki 3 dwóch obok siebie umieszczonych folii 1 są połączone między sobą w miejscach połączenia 7, z tym, że pomiędzy miejscami połączenia 7 jest utworzony obszar, którego długość jest jednakowa lub różni się od długości odcinka 3, przy czym w tych obszarach te odcinki 3 są nieznacznie oddalone od siebie, w celu utworzenia szczeliny 4, która łączy leżące obok siebie kanały przepływowe 2. Jak jest widoczne z fig. 6, leżące obok siebie folie 1 są wzajemnie połączone w miejscach połączenia 7, usytuowanych w strefie górnej 11 i dolnej 12. Szczeliny 4 są tak wykonywane, że w miejscach połączenia 7 są wkładane nie przedstawione płytki dystansowe, względnie zamiast płytek dystansowych w tych miejscach folie 1 mogą być przykładowo jednostronnie lub dwustronnie tak rozszerzone. Folie 1 w każdej strefie 11, 12, w której są łączone ze sobą, zawierają albo występy, przykładowo w postaci czopów, tarcz, punktów spawania lub tp., oraz odpowiadające im zagłębienia w odnośnych strefach sąsiedniej folii 1.

W przedstawionym przykładzie wykonania kanały przepływowe 2 mają dwie zmiany kierunku przepływu (fig. 4). Te kanały przepływowe 2 w kierunku przepływu medium mogą posiadać szereg zmian kierunku tak, że uzyskuje się przebieg wielokrotnie skręcony, w rodzaju linii zygzakowej lub wężownicy, przy czym te kanały przepływowe 2 mogą przebiegać w jednej płaszczyźnie lub przestrzennie jak to zostało przedstawione na fig. 25.

Kształty utworzonych szczelin 4 są przedstawione na fig. 5 do 21.

Szerokość B szczelin 4 jest zależna od grubości wprowadzonych płytek dystansowych, względnie wielkości i rodzaju ukształtowania folii 1 kierunku w obszarze miejsc połączenia 7. Głębokość T szczeliny 4 (fig. 5) jest zależna od ukształtowania folii 1 i jej pofalowań.

172 389

Kształtki wypełniające pokazane na fig. 7 do 24 są zbudowane wyłącznie z, pofalowanych folii 1, z tym, że kształtki wypełniające mogą być także zbudowane z płaskich i pofalowanych folii, przy czym płaskie i pofalowane folie są ułożone przemiennie.

Rodzaj pofalowania folii 1 nie jest istotny dla przedmiotowego wynalazku. Oznaczenie ''pofalowanie należy rozumieć jako całkowicie ogólnikowe, niezależnie od tego czy jest to przebieg w rodzaju sinusoidy lub podobny, czy też zarys kanciasty.

Szerokość B szczelin 4 zależy od celu zastosowania. Przykładowo szerokość B szczeliny 4 mieści się w obszarze chropowatości powierzchniowej, względnie mikropofalistości folii 1, wynikającej z procesu ich wytwarzania.

O szerokości B szczeliny 4 można jeszcze mówić także wtedy, gdy swobodnym okiem można rozpoznać jako szczelne ciasno przylegające do siebie dwa gładkie odcinki folii 1. Wynika to z tego, że jeżeli dwie folie, wykonane z niehydrofobowego materiału są cieniutko nawilżone, to przy siłowym ściśnięciu folii miejsca styku folii pozostają suche. Podobne naukowe badania z zakresu trybologii wykazały, że nawet zeszlifowane powierzchnie łożysk ślizgowych, leżące naprzeciwko siebie w pozornym obszarze styku, mają rzeczywistą sumę powierzchni stykowej mniejszą od 5%. Z drugiej strony potrzebne są także szczeliny o większej szerokości.

Jak wspomniano, szerokość B szczelin 4 zależy od przypadku zastosowania. Tę szerokość można określić przez stosunek wymiarów przekroju poprzecznego kanałów przepływowych 2 połączonych między sobą przez szczelinę 4. Z reguły szerokość szczeliny 4 wynosi korzystnie najwyżej jedną piątą wielkości średnicy kanału przepływowego 2. Praktyczne doświadczenia wykazały, że szerokość B szczeliny 4 wynosi od 0,05 do 1,00 mm.

Na wysokości H kształtki wypełniającej, odcinki każdorazowo dwóch umieszczonych obok siebie folii, leżące bezpośrednio obok siebie, mogą być połączone między sobą w szeregu miejscach połączenia tak, że na długości kanału przepływowego 2 występuje szereg jedna za drugą szczelin 4. Na długości kanału przepływowego 2 długość szczeliny 4 wynosi co najmniej 1 do 2/3 jego długości, przy czym ta szczelina 4, jak już wspomniano, może składać się z wielu odcinków, w przypadku gdy na długości kanału przepływowego 2 znajduje się szereg kolejnych szczelin 4 i szereg miejsc połączenia 7. W przypadku ekstremalnym szczeliny 4 są tak gęsto wykonane, że one sprowadzają się do wielu odstępów pomiędzy miejscami połączeń 7.

Pomiędzy dwoma sąsiednimi kanałami przepływowymi 2 szczelina 4 może przebiegać całkowicie zróżnicowanie, to znaczy na jej głębokości T jest bardzo różna, co zostało przedstawione na fig. 7 do 21.

Szczelina 4 pokazana na fig. 7 przebiega wzdłuż wzajemnie przeciwległych folii 1 jako linia pomiędzy zaokrąglonymi wierzchołkami amplitudy. Wierzchołki amplitudy, jak pokazuje fig. 5, są ukształtowane płasko i stosownie do tego także szczelina 4, nie tylko na swojej głębokości T, ale także na swojej długości ma płaski przebieg.

Figury 8, 9, 11, 15 pokazują szczelinę 4, która na swojej głębokości T posiada przebieg w postaci zagięcia lub szeregu zagięć. W postaciach wykonania według fig. 12 i 13 szczelina 4 na swojej głębokości T posiada przebieg w postaci pofalowania. W postaci wykonania według fig. 10 i 14 odcinki szczeliny ukształtowane w lustrzanym odbiciu na swojej głębokości T są zagłębione w obszarze środkowym tak, że patrząc na długość szczeliny 4 posiada ona w obszarze środkowym rynnowe rozszerzenie 5. W przykładzie wykonania według fig. 16 odcinki pofalowanej folii 1, ograniczające szczelinę 4, przebiegają w postaci uzębienia, leżą na przeciwko płaskiego odcinka drugiej folii 1.

Figury 17 do 21 pokazują taką postać wykonania, w której pomiędzy dwiema pofalowanymi foliami 1 jest umieszczona płaska folia 10.

Jeżeli szczelina 4 posiada rynnowe rozszerzenie 5, jak to jest uwidocznione w przykładach wykonania na fig. 10 i 14 lub 19 i 21, to folie 1 w tych obszarach, w których one w celu połączenia przylegają jedna do drugiej, są ukształtowane wzajemnie odpowiadająco tak, że rynnowe rozszerzenia 5 przebiegają także przez miejsca połączenia 7, a więc znajdują się na długości szczeliny 4 i tworzą zatem zamkniętą obwodowo część rurową, jak to schematycznie

172 389 uwidoczniono na fig. 23. W celu utworzenia tych miejsc połączenia 7 folie 1, zgodnie z fig. 24, posiadają płaskie powierzchnie 8, które przechodzą w rynnowe rozszerzenia 5, przy czym te rynnowe rozszerzenia 5 w obszarze miejsc połączenia 7, jak już wspomniano, tworzą zamknięte obwodowo elementy w postaci rury.

W przypadku mediów prowadzących zanieczyszczenia lub wydzielających osady, w obszarze miejsc połączenia 7 istnieje niebezpieczeństwo zaczopowania, dlatego też jak to uwidoczniono na fig. 2, 4 rynnowe rozszerzenia 5 przed powierzchniami 8, mają środek szczeliny 4 odsunięty od jednego boku i w obszarze miejsc połączenia 7 rynnowe rozszerzenie 5 jest prowadzone wzdłuż boku 9 pofalowania folii 1 aż do powierzchni 8, za którą rynnowe rozszerzenie 5 ponownie znajduje się w środku szczeliny 4.

Taki przebieg rynnowego rozszerzenia 5 boku 9 w obszarze powierzchni 8 w miejscu połączeń 7 jest przewidziany w tych obszarach przyporządkowanych odcinków kanału przepływowego, gdzie jest spodziewane zmniejszenie ciśnienia i zmniejszenie prędkości powietrza. Jest to o tyle istotne, że w każdorazowym przekroju poprzecznym odcinka kanału przepływowego nie tylko rozdział ciśnienia ale także rozdział prędkości, zwłaszcza w kanałach o zmiennym kierunku przebiegu, jest niejednakowej wielkości.

Połączenie między sobą szczelin 4 przez boczne rury lub rynnowe rozszerzenie w kształtkach wypełniających zastosowanych do odkraplacza, a więc ustawionych w pionowym ustawieniu jest bardzo ważne. Przy wieżach chłodniczych przechodzący od dołu strumień powietrza z kropelkami wody jest przyjmowany przez odkraplacz w pierwszym pionowym odcinku kanałów przepływowych. Następnie strumień powietrza przez przebieg kanałów przepływowych zawraca pod ostrym kątem do pionu, przez co pierwsza część kropelek wody, z powodu swojej bezwładności pod wpływem działania siły odśrodkowej jest przyspieszana na ścianach kanałów i tam gromadzona, aż ciężar tworzących się kropel wody stanie się większy od siły przytrzymującej wywoływanej przez działanie strumienia powietrza i wtedy krople wody odrywają się i spływają do dołu po ścianach, względnie do pachwiny łuku kanałów przepływowych, znajdującej się w miejscach połączenia folii, jak to ma miejsce w odkraplaczach znanego rodzaju budowy.

Przy odkraplaczach budowanych według wynalazku szczelina 4 przynosi dodatkowy niespodziewany efekt, polegający na tym, że odwirowane w szczelinach 4 krople wody tylko nieznacznie gromadzą się, a ponieważ w przyłączonej części sąsiedniego kanału przepływowego panuje mniejsze ciśnienie,niż w tych odcinkach kanału przepływowego, z którego krople wody są wydalane, to krople wody pod wpływem siły odśrodkowej i ciśnienia powietrza przedostają się następnie przez szczelinę 4 i ściekają po drugiej stronie, aż one dotrą do następnej zmiany kierunku kanału przepływowego, gdzie ten proces jest powtarzany. Przy wąskiej szczelinie 4, która oddziaływuje jak kapilara, adhezja pomiędzy wodą a ściankami szczeliny i/lub zgromadzoną wodą w stopniach, falach i innych przegrodach, zbudowanych na głębokości szczelin 4, jest wystarczająco tak duża, że ciekłe medium jako ciecz blokująca zamyka szczelinę przed gazowym medium. Dlatego też powietrze musi przechodzić przez wężykowate kanały przepływowe i po stronach ciśnieniowych kanałów przepływowych powoduje odwirowanie kropel wody przez szczeliny 4.

Profile zarysu przekroju poprzecznego szczelin 4, pokazane na fig. 8 do 21, które mają płaski przekrój poprzeczny przeciwstawiają dla jednostronnie wysokiego ciśnienia duży opór, a dodatkowo odwirowywane krople wody w profilach mają większą powierzchnię adhezyjną, a tym samym niczym niezakłócone możliwości do gromadzenia się. Działania te są jeszcze wzmocnione przez wspomniane rynnowe rozszerzenie 5 w środkowym obszarze głębokości szczeliny 4 (fig. 10, 14, 19, 21), które dzięki temu umożliwiają swobodny odpływ zgromadzonej wody.

Figura 22 pokazuje w perspektywie odcinek pofalowanej folii 1. Ten odcinek posiada profilowanie 6 w postaci fali lub zębów, które są usytuowane poprzecznie do kierunku wzdłużnego szczeliny. Osie wzdłużne pojedynczych profilowań 6 są prostopadłe lub ukośne do kierunku wzdłużnego szczeliny. Tak ukształtowane odcinki folii 1 mogą być przy tym tak umieszczone, że profilowania 6 wzajemnie zazębiają się. Ponieważ osie tych profilowań 6 są

172 372 umieszczone poprzecznie do strumienia powietrza w kanale przepływowym, ale są umieszczone w kierunku, w którym krople wody odwirowują, to krople wody niejako uprzywilejowanie wnikają do szczeliny i do rozszerzenia 5 w postaci rynny.

Kształtki wypełniające według wynalazku przynależą do układu modularno-płytkowego, który jest zbudowany z pakietu połączonych, pofalowanych folii 1, ewentualnie pomiędzy nimi zawiera dodatkowy płaski element płytowy w postaci folii 10 pomiędzy foliami 1 i są przeznaczone do wspólnego przeprowadzania różnych mediów, bez stosowania rozdzielających je ścian pośrednich.

Przy tym wyróżnia się dwa rodzaje kształtek wypełniających, a mianowicie z jednej strony kształtki, w których pofalowane folie 1 są tak umieszczone obok siebie, że one od jednej krawędzi folii do drugiej krawędzi folii tworzą kanały przepływowe 2, o zmiennym kierunku przebiegu, przez co przekroje poprzeczne różnie skierowanych odcinków kanału przepływowego 2 są różne, dzięki czemu w przesyłanych strumieniach mediów pomiędzy tymi odcinkami występują różne prędkości i ciśnienia, a z drugiej strony kształtki, w których pomiędzy foliami 1 są umieszczone elementy dystansowe.

Środki techniczne według wynalazku umożliwiają uzyskanie w kształtce wypełniającej pozornych przeciwstawnych stanów, a mianowicie z jednej strony różnych prędkości i ciśnień w przebiegu różnie skierowanych odcinków kanału przepływowego 2, a z drugiej strony drogi poprzecznej pomiędzy leżącymi obok siebie kanałami przepływowymi.

Ma to ważne znaczenie, ponieważ połączenie jednego kanału przepływowego z drugim kanałem przepływowym odbywa się poprzez szczeliny, których ilość, względnie długość na długości przebiegu kanału przepływowego, ich kształt i profilowanie są tak dobrane, że przepływ medium przez szczeliny jest tak utrudniony, że główny strumień medium zostaje utrzymany w kanałach przepływowych. Zależnie od tego, czy kształtka wypełniająca jest przeznaczona dla mediów do systemów mieszania, zanurzeniowych, reakcyjnych lub rozdzielczych, to używa się różne odmiany kształtek wypełniających, w odniesieniu do ich szczegółów, względnie ukształtowania fal i kanału przepływowego.

W systemach mieszania przede wszystkim jest wykorzystywany efekt zawirowania, wynikający ze zmiany kierunku przebiegu kanałów przepływowych i niejednakowej prędkości przepływu ilości medium w przekroju poprzecznym kanałów przepływowych. Ze względu na przemieszanie najczęściej suma przekrojów poprzecznych szczelin jest tak duża, ale nie tak duża, aby uniemożliwić zasilanie kanałów przepływowych.

W systemach zanurzeniowych efekt zawirowania przez zmiany kierunku strumienia i niejednakowe prędkości przepływu w kanałach, są wykorzystywane do przemieszania mediów, które wymieniają między sobą energię i/lub materiały. Jeżeli wymienione media posiadają różną gęstość i/lub lepkość, zwłaszcza różne stany skupienia, to z powodu już opisanego działania występują dodatkowe różne stosunki ciśnienia i prędkości przed, względnie po każdej zmianie kierunku kanału przepływowego, a także pomiędzy wzajemnie przeciwległymi udziałami strumienia w każdym kanale przepływowym.

Inaczej mówiąc, dzięki temu składniki medium jednego rodzaju, przykładowo znajdują się po lewej stronie szczeliny, a składniki medium drugiego rodzaju po jej prawej stronie, a zatem kolejno oddziaływają na szczelinę. Przy następującej zmianie kierunku stosunki w kanale przepływowym odwracają się, przyczyniając się do przeciwnego przemieszczania różnych mediów i wywołują przy tym wzajemne przenikanie, co prowadzi do wspomagającego wymianę nowego stykania się. Szczególnie widoczne są te procesy przy układach ciecz/gaz, przykładowo siatkach ociekowych w chłodniach wieżowych, w których gorąca woda oddaje do powietrza nie tylko ciepło, a więc energię, ale także występuje cząsteczkowe parowanie wody jako wymiana mas.

W systemach reakcyjnych obserwuje się występowanie podobnych procesów. Podczas efektu mieszania mediów i chemicznych lub biologicznych reakcjach, występujących poprzez szczeliny, dochodzi jeszcze zjawisko, że niektóre reakcje pod wpływem mechanicznego lub hydraulicznego albo aerodynamicznego tarcia, obok zawirowania przyczyniają się także do

172 389 powstania efektu szczelinowego, przez co procesy przebiegają szybciej i wydajniej niż przy doprowadzaniu energii w inny sposób.

Przy biologicznych reakcjach uwzględnia się zjawiska obrastania. Przykładowo w zraPTOmwły 'd/h Ά ty z U Ki nUd hrrMt mU h VaT ró τχ '.γ· -j nrdł m g ^ux^n Μυ^ανπ vj.viv£ivxj1ij vn w uL^jołvxcullu. vvuuj, UjC xov4wHicuvwcu.1v względnie duże, ponieważ podłoża, ze znanych dla znawcy biologicznych ras kultur mikroorganizmów, porastają do pewnej grubości, aż do roztworu papkowatego, co prowadzi do zwężenia szczeliny.

W systemach rozdzielania opisane procesy występują w odkraplaczu dla wieży chłodniczej. Dalszymi przykładami zastosowania jest odpędzanie lżejszych składników gazów i procesy rozdzielania w systemach ciecz/ciecz, gaz/gaz i gaz/ciecz. Zwłaszcza w systemach rozdzielania odcinki rynnowych szczelin są połączone między sobą, dlatego też najczęściej takie rynny zbiorcze zamykają końce leżące na, względnie w kierunku strumienia głównego lub też nie są przewidziane w tych obszarach, przez co już oddzielone medium nie może uciekać do g^óry.

Jako materiały na opisane kształtki wypełniające służą najczęściej tworzywa sztuczne lub metale o grubościach folii 0,2 do 1 mm. W przypadkach szczególnych mogą być używane cienkie ścianki lub inne materiały, np. szkło lub ceramika.

Jeżeli kształtka wypełniająca jest rozpatrywana jako zespół, to w niej przewidziane szczeliny mogą być jednakowe, w odniesieniu do wielkości i ukształtowania. W ramach wynalazku szczeliny kształtki wypełniającej, w odniesieniu do swojej wielkości i ukształtowania, mogą być różnie wykonane.

Kształtka wypełniająca dodatkowo na swoich pofalowaniach może posiadać żebra, pęczki, zatoki i tym podobne, które służą dom dodatkowego oddziaływania na strumień medium.

172 389

Fig. 9

Fig. 7

Fig. 8

’©T\^T

Fig.11 k-τ —H

Fig.12

Fig.10

Fig .14

Fig.15

172 389

Fig. 17

Fig.

A

I

Fig.22

T

172 389

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 4,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Kształtka wypełniająca, do układów, w których media są w bezpośrednim kontakcie, do wymiany energii i/lub materiałów lub do reakcji chemicznych albo biologicznych lub procesów mieszania i oddzielania np. do siatek ociekowych lub odkraplaczy w wieżach chłodniczych, bezpośrednich wymienników ciepła, do kształtek kroplowych w biologicznych instalacjach do oczyszczania wody, do chemicznych kolumn, do rozdzielaczy i mieszaczy cieczy i/lub gazu, do zasilaczy powietrza lub tp., składająca się z wielu pofalowanych elementów płytowych z tworzywa sztucznego w postaci folii, o ustalonej amplitudzie i długości fal, które wzdłuż swojego przebiegu są wzajemnie ustawione wierzchołkiem fali do doliny fali, w celu utworzenia kanałów przepływowych i wzajemnie połączone, przy czym ewentualnie pomię-fil eύ·»m»%·»ί -fklintin lani rdamant «JiH-Annf ur nAot^i ΪΧ1 ii uwtLieia ρυχηνννοι^ιiu xvuumi jvov e±xixvoxjvxjv±±j piuoaó νχνχχχνχχχ p, ijwnj n ^lUvl xwxxx₅ a kanały przepływowe posiadają w kierunku przepływu co najmniej dwie zmiany kierunku i korzystnie na swojej długości mają różne wielkości przekroju poprzecznego, znamienna tym, że bezpośrednio obok siebie leżące odcinki każdorazowo dwóch, leżących jedna na drugiej i tworzących warstwę folii (1), są połączone między sobą wyłącznie w sposób strefowy, a na innej części swojej długości tworzą otwartą szczelinę (4), łączącą leżące obok siebie kanały przepływowe (2), której powierzchnia przekroju poprzecznego wynosi tylko część powierzchni przekroju poprzecznego połączonych przez nią kanałów przepływowych (2).
2. Kształtka według zastrz. 1, znamienna tym, że szczeliny (4), łączące leżące obok siebie kanały przepływowe (2), są umieszczone w tych obszarach wzdłużnych kanałów przepływowych (2), które mają mniejszy przekrój poprzeczny od innych obszarów wzdłużnych.
3. Kształtka według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że szerokość (B) szczeliny (4) ma wielkość mieszczącą się w granicach pomiędzy chropowatością powierzchni a 1,5 mm.
4. Kształtka według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że szerokość (B) szczeliny (4) wynosi najwyżej jedną piątą największej średnicy kanału przepływowego (2).
5. Kształtka według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że szerokość (B) szczeliny (4) wynosi od jednej dziesiątej do jednej dwudziestej amplitudy pofalowania.
6. Kształtka według zastrz. 1, znamienna tym, że zarys przekroju poprzecznego co najmniej jednego odcinka dwóch leżących obok siebie folii (1), ograniczającego szczelinę (4) na jej głębokości przebiega stopniowo, korzystnie w rodzaju podestu, fali lub uzębienia, a szczelina (4) na swojej głębokości ma różną szerokość (B).
7. Kształtka według zastrz. 1, znamienna tym, że zarysy przekroju poprzecznego szczeliny (4) odcinków dwóch leżących obok siebie folii (1), ograniczających jej głębokość, przebiegają wzajemnie odpowiadająco, korzystnie stopniowo w rodzaju podestu, fali lub uzębienia, a szczelina (4) na swojej głębokości posiada odcinki, usytuowane wobec siebie pod kątem.
8. Kształtka według zastrz. 7, znamienna tym, że odcinki szczeliny (4) usytuowane wobec siebie pod kątem mają różną szerokość.
9. Kształtka według zastrz. 8, znamienna tym, że odcinki szczeliny (4) znajdujące się w środkowym obszarze głębokości (T) posiadają większą szerokość.
10. Kształtka według zastrz. 1, znamienna tym, że długość szczeliny (4) wynosi od 1 do 2/3 długości kanału przepływowego (2).
11. Kształtka według zastrz. 1 lub 8, znamienna tym, że na długości kanału przepływowego (2) znajduje się szereg kolejnych szczelin (4).
12. Kształtka według zastrz. 1, znamienna tym, że odcinki ograniczające szczelinę (4) mają co najmniej częściowo profil w postaci fali lub uzębienia, przebiegający poprzecznie do kierunku wzdłużnego szczeliny (4).

172 389
13. Kształtka według zastrz. 7, znamienna tym, że odcinki rynnowe, utworzone przez największą szerokość szczeliny (4), są połączone między sobą przez połączenie folii w rodzaju rury.

1 J. IG cKa^sl^z tła^/łh-k aqcf^z ż I · i\.diJW4JdlVU U na

71 /2r1ni tzL·) X)*.*· νυΐΑνί carmphm

H) ν Y- w dzone poza obszar miejsc połączenia (7) i przebiegają bocznie wobec kanałów przepływowych (2).
15. Kształtka według zastrz. 12, znamienna tym, że szczeliny (4) łączące leżące obok siebie kanały przepływowe (2) mają co najmniej pojedyncze fale o różnym kształcie, względnie różnej długości.
16. Kształtka według zastrz. 3, znamienna tym, że szerokość szczeliny (4) wynosi od 0,05 do 1,00 mm.
17. Kształtka według zastrz. 1, znamienna tym, że kanały przepływowe (2) mają w kierunku przepływu medium szereg zmian kierunku, przebiegających w rodzaju zygzaka lub wężownicy.
18. Kształtka według zastrz. 1 lub 17. znamienna tym, że kanały przepływowe (2) są ukształtowane przestrzennie.