CN1112963C - 折叠填料 - Google Patents

Abstract

一种改进的填料，它由包括阻挡件和孔的板制成，所说的阻挡件从板的表面凸起。某些阻挡件可以是棒。通过间隔件和栓卡件可以使板成为平行的叠层，所说的间隔件和栓卡件，例如是较长的棒，它可栓人邻近的孔内。也可以由沿着折叠线分成许多的条带构成改进的填料。沿着中央板段的两端的板段，交替地沿着折叠线折叠，使其成为平行的叠层。转折地连接于中央板段的端部板段，即末端板段，可以沿着叠层的侧面边界进行折叠。阻挡件从条带的表面凸起。置于内部的具有大中央板段的锥形条带，可以叠成近似于球面的形状。

Description

折叠填料

本发明涉及用于填料塔的流体接触结构。

填料塔用于传质操作，例如，吸收，解吸，萃吸，洗涤以及类似操作。填料的作用是促进相互逆流流动的两流体之间的传质。通过提供大表面积的填料以促进流体间的接触，并且通过使流体分裂为细小液滴以增强气相传质，从而提高传质的效率和速度。

美国专利4,724,593公开了一种用于制造高性能、对称的、具有开孔容积的填料的方法。高性能的填料已很好地完成，并且已赢得明显的市场效益。开孔，无阻塞的结构可提供低压降，同时在纵向和侧向分散和分布液流。

然而，填料的内部结构的空隙率小于现有技术的高效填料，而垂直于纵向轴线的结构还难于加工，并且制造时需要一些弯曲和辊压操作以使板材成为填料。

在尚待批准的申请号为08/147,806，并于1993年11月3日申请的美国专利发明中，公开了一种改进的填料。该说明公开的内容被结合于此以作参考。其中，直接辊压穿孔的带材，使其成为螺旋形或成为同轴的圆筒形结构。改进的填料具有从30％至98％的空隙率。人们意外地发现，辊压的填料在传质和效率方面均优于现有技术的填料。

以简单的方式，用间隔的穿孔板材也可以生产按照本发明具有复杂形状的填料，所说的穿孔板材以平行的状态重叠。用间隔件，例如从板段的表面凸起并插入到相对的板上的孔中的长棒状凸起，或是侧面构件，例如侧面弯折带或附着在重叠板段的边缘的单独的穿孔侧板，使它们相互固定。所说的板材也包括阻挡件，以便促使液体分裂为液滴。

从板段表面凸起的凸块也用作阻挡，以分裂大的液滴，从而形成局部的湍流，提高气体和液体间的接触和促进传质。凸块可以是从表面凸起的多边形薄片。阻挡薄片可以是菱形，矩形或圆形。已经发现，从表面凸起的圆柱棒凸块对促进传质是非常有效的，同时可提供30％以上的空隙率，而且压降很低。

形成有效的阻挡和孔的另一种方法是，在金属或其它能延伸材料的条带上设有许多细长的切口。如果将条带拉伸，切口扩大，在邻近平行的切口之间的条带的板，以与表面成一角度向上倾斜。切口扩展成细长的孔。可将条带切成多个板。

本发明的填料由于其上设有许多穿孔，它具有高度的空隙率，填料至少具有大约30％的空隙率，空隙率最好从50％至98％。附于条带的阻挡薄片用于提高与流体接触的表面。通过从板材切下一个薄片的部分外周边，留下一个转折部分即可形成阻挡薄片。然后将转折部分弯折并使薄片离开板。也可以模压板使阻档薄片从板的表面凸起。凸起的薄片同时形成孔。该薄片也可以作为相邻板段之间的间隔件。薄片可以朝上和/或朝下。薄片可以与板的表面成直角，或是较小或较大的角度，通常是从20至160度角。

板可以用金属，热固树脂，热塑树脂或陶瓷坯料(CeramicPrecursors)做成，例如，分散于有机粘合树脂的金属氧化物。通过冲压，切割和弯折金属或某些塑料可形成穿孔的板。最好是通过铸造，模压或挤出陶瓷或树脂材料以形成板。在板最终成形后，可以烧制板使树脂固化或是使坯料转换成最终的陶瓷制品。

可以用非常简单的原材料生产本发明的填料。即使采用模压以形成板，而所用的模具比已有技术高性能填料所用的模具要便宜得多，简单的多。本发明的方法可以用于形成形状复杂的填料，这样的填料不能被其它技术所制造。可以以非常低的成本生产本发明的填料，并且可以用塑料，金属或陶瓷材料制做它。

板的厚度可以是从0.1至15mm。在采用金属材料的情况下，厚度通常为0.2至0.4mm。在采用塑料的情况下，厚度通常为0.5至3mm，优选1至2mm，而在采用陶瓷材料的情况下，条带的厚度为2至8mm。

通过以下结合附图的详细描述，可以更好地理解本发明，并且，本发明的这些和许多其它特征以及所伴随的优点将更为清楚。

图1是具有多个棒状凸块的条带的俯视图；

图2是由图1所示的条带形成的折叠填料的透视图；

图3是具有附加板的带孔的条带的另一实施例的俯视图；以及

图4是将图3的条带折叠并与附加板连接的透视装配图。

用细长的穿孔的条带可形成按照本发明的填料。该条带从第一端壁至第二端壁是连续的。该条带可以划分成许多板，由弯折带所隔开。弯折带可包括拱向的槽，并可包括划痕线以作为转折折叠线。条带可包括通常是中间部分的中央板段和端部板段。填料是这样形成的：以与条带的纵轴线成直角，沿着弯折带折叠邻近于中央板段的前部板段，直到该板段的底部表面基本平行于中央板段的顶部表面。弯折带将形成曲线侧边缘，它包括邻近的前部板段。然后，该板段在折叠后部板段时相继被折叠。

由填料所需要的标称直径和高度，槽段的大小和表面积来确定条带的宽度和长度。一般，填料的直径为1至12英寸，高度为大约1至10英寸。通过直径与高度比至少为1。一般填料具有的填充因数大约为每英尺3至65，而表面积大约从10至200平方英尺/立方尺。

条带的宽度以其最宽的尺寸填料的高度相对应。通常，条带的长度至少为5英寸，直到100英寸或更长。折叠段之间的间隔取决于阻挡件的高度。一般，阻挡件的高度从1/16至2.0英寸。阻挡件可以向上，向下凸出，即某些可以向上凸出，而某些可以向下凸出。填料至少2段，最好是3至30段。偶然，填料的标称直径为1至5英寸。高度从1至4英寸，而阻挡件从1/16至3/4英寸。本发明的方法也可用于生产立方形或矩形组件的大分子结构的填料，例如，1’×1’×1’；2’×1’×1’；3’×1’×1’。将分子结构组件放入模具内，同时装入塔内，直到将塔填满。

条带可以是具有平行侧壁的矩形状，或是具有成形的侧壁，例如，凸面，凹面，特定曲面或逐渐减小的面。条带的板段的宽度可以不连续地逐渐减小。如果条带的侧壁是平行的，该条带可折叠成立方形或矩形填料。如果条带具有锥形或阶梯的侧面，若是以较小的中央板段置于填料的内部，则该条带可折叠成×形结构；若是以较大的中央板段置于填料内，则该条带可折叠成多边形结构。

条带和板可具有很多像网眼或筛网的开孔结构。如果条带是板材，其阻挡件和孔可以通过冲压和弯折合适的材料而形成。所说的合适材料例如是金属，某些塑料和某些陶瓷坯料。或是可以通过简单的型模的模压，或铸造而制成上述阻挡件和孔。在板材上沿着完整的连接处从表面凸起形成阻挡件处形成许多孔。在材料可以弯折的情况下，可沿着三侧面切割，并沿着第四侧面弯折以形成孔和阻挡件。

参见图1和2，条带200具有充分的开孔结构，其上设有孔202。棒状阻挡件204从条带200的表面206凸起。某些阻挡件207较长。适合于插入相对的板段上的孔205，并使板段栓在一起。由于较长阻挡件的栓入使间隔稳定，即可以不需弯折带208去连接和间隔各板。

通过含有一组平行的划痕线210，212的弯折带208，可以使板段与邻近的板段间隔。而弯折带也可包括细长的孔214。如图2所示，折叠第一前部板段216，带208将沿着在划痕线210处形成的转折线220折叠，并且带208与中央板段218成直角设置。然后，直立的带208沿着划痕线212折叠，它与下一个前部板段222成直角，以形成第一转折线224。前部板段222被折叠成与中央板段218成平行。

从中央板段218表面凸出的某些较长的阻挡件207栓入相对的已折叠的板段216的孔205内。分别折叠后部板段230和240，以形成如图2所示的填料250。

图3和4所示的是装配填料的另一种方法。条带400具有三个板段402，404，406，它们均包括许多孔408和阻挡件410，以及串联的板401，403，通过凸出部分407之间的接头片405使板串联。所说板401，403也包括孔408和阻挡件410。沿着划痕线418，412向上折叠末端板段402，406，以形成U型的外框409。将接头片405折断使板401和403分开。单个板401，403与中间板段404的长度和宽度相等，它们被安置于外框409内，与中央板段404平行。侧面凸出部分407插入板段402，406的孔408，以便使其栓在一起，以形成填料430。各单个板段可用一组侧面带或单个侧面板或段或是如图1和图2所示的细长的棒，使它们连接在一起。

用简单、成本低的加工技术可以制作本发明的高性能复杂形状的填料。用平面的材料可以限定复杂的形状，而用铸造，模压，锻压或挤出可以生产它。通过简单的折叠步骤可以做出它。使用不同宽度，长度、厚度的条带可以生产具有复杂形状的填料。不同尺寸大小的填料可以装入塔内。

人们可以理解，以上仅仅描述了本发明的最佳实施例，在不脱离本发明如以下权利要求书所限定的精神和范围内，可以做出众多的替换，修改和变换。

Claims (15)

1.一种用于流体接触的填料，其特征在于包括：

多个包括许多孔的单个板；

从板的表面从顶部和/或从底部凸出的流体阻挡件；

通过相互平行的板面将多块板重叠排列的间隔件；以及

从将板相互栓在一起的板的表面凸出的装置。

2.根据权利要求1的填料，其中，流体阻挡件包括从板的表面凸出棒状的凸块。

3.根据权利要求2的填料，其中，使板成为重叠的间隔件由部分棒状的凸块件构成，它比其它的凸块件长。

4.根据权利要求3的填料，其中，较长的棒件插入相对板的孔内，以便将所说的板栓在一起。

5.根据权利要求4的填料，其中，所说的棒是圆柱形的。

6.根据权利要求1的填料体，其中，至少为30％的空隙率。

7.根据权利要求1的填料，包括：

细长连续的条带，具有穿孔，所说的条带沿着纵轴线至少分为三板段，中央板段具有前边界和后边界，它横向于所说的纵轴线；

第一前部板段邻近于前边界；

第一后部板段邻近后边界；

折叠所说的第一前部板段，即沿着所说的前边界折叠所说的第一前部板段，朝向中央板段的顶部表面，直到所说的第一前部板段平行于所说的顶部表面；和

折叠所说的第一后部板段，即沿着所说的后界，朝向中央板段的底部表面，折叠所说的后部板段，直到所说的第一后部板段平行于所说的底部表面。

8.根据权利要求7的填料，其中，邻近中央板段的板段宽度小于中央板段的宽度。

9.根据权利要求7的填料，其中，包括1-10个前部板段，它们沿着纵向轴线顺序连接，邻近前部板段具有一个公用的边界，沿着所说的公用边界折叠，使其底表面朝向前面已叠的板段的顶部表面，并且包括1-10后部板段，它们沿着纵向轴线顺序连接，邻近后板段具有一个公用边界，沿着所说的公用边界折叠，使其顶部表面朝向前面已折叠的板段的底表面。

10.根据权利要求7的填料，其中，至少一些流体阻挡件垂直于板的纵向轴线。

11.根据权利要求1的填料由金属，合成树脂或陶瓷制成。

12.根据权利要求1的填料，其中，所说的孔是细长的槽，横向于板的纵向轴线。

13.根据权利要求7的填料，其中，所说的折叠包括一对平行的转折线，在其之间限定了一个未带材料的横向带，而所说的横向带与邻近板段形成90度角。

14.一种形成按权利要求1的用于流体接触的填料的方法，其特征是包括以下步骤：

形成细长的，连续的，柔性的，能折叠条带，该条带具有许多孔；

设置折叠线，它们沿着条带的纵向轴线间隔排列，以形成板段，在板段的前边界和后边界折叠线；

沿着条带的中央板段的前折叠线折叠条带，直到邻近中央板段的前板段的顶部表面平行于中央板段的顶部表面；和

沿着中央板段的后折叠线折叠条带，直到邻近中央板段的后板段的底部表面平行于中央板段的底部表面。

15.一种制造按权利要求1的用于流体接触的填料的方法，其特征是包括以下步骤：

在细长的条带上形成切口；

沿着纵轴方向拉伸条带以使切口延伸成为细长的槽，在相邻槽之间的条带从表面以从10度至80度的角度凸起；和

沿着横向于条带纵向轴线的折叠线折叠条带，直到相邻近板段相互平行。