ITMI991942A1 - Elemento di riempimento sagomato in particolare elemento di riempimento sagomato da materiali estrudibili - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda elementi di riempimento sagomati e in particolare elementi di riempimento ammassati sagomati da materiali estrudibili come ad esempio materiali plastici e sospensioni di ceramica.

Tali elementi vengono utilizzati in reattori ove liquidi e gas vengono posti a contatto in modo tale da provocare operazioni di reazione, trasferimento di calore, soluzione o dissoluzione ponendo in contatto intimo due fluidi che scorrono. Come conseguenza, hanno forme progettate permassimizzare l'area di superficie pur conservando la stabilità dimensionale in modo tale che non cedano o non si frantumino durante l'uso. In aggiunta, quando l'ambiente in cui si richiede che gli elementi funzionino è corrosivo e/o è ad una temperatura elevata, è auspicabile formare gli elementi da un materiale ceramico. Infine, è auspicabile avere una struttura che possa essere facilmente prodotta in grandi volumi in strutture standard.

La presente invenzione fornisce un elemento di riempimento sagomato con eccellenti proprietà di resistenza e di aria superficiale che viene facilmente fabbricato in un processo di estrusione semplice.

La presente invenzione fornisce un elemento di riempimento in grado di essere estruso comprendente un elemento di corpo cilindrico con sezione trasversale coerente che comprende una pluralità di elementi a corda all'interno dell'elemento di corpo, in cui ciascuna estremità di un elemento di corda è contigua con un'estremità di un altro elemento di corda, e una pluralità di elementi a setti radiali che si estendono dall'asse del cilindro fino ad almeno un punto mediano di un elemento a corda.

Si deve comprendere che, per semplicità, la struttura interna degli elementi secondo l'invenzione, che è uniforme lungo la lunghezza assiale dell'elemento, è descritta in termini delle caratteristiche che appaiono in una sezione trasversale presa attraverso l'elemento in corrispondenza del punto mediano della lunghezza assiale. Pertanto, un elemento interno che divide un segmento della superficie interna dell'elemento di corpo cilindrico è indicato qui come"elemento a corda" anche se il termine"corda" si applica correttamente soltanto ad una linea all'interno di un cerchio che non passa per il centro.

Gli elementi a corda sono preferibilmente di lunghezza uguale poiché ciò porta maggiore simmetria e uniformità nelle dimensioni dei passaggi passanti definiti dalle strutture all'interno dell'elemento di corpo cilindrico.

L'elemento può avere un qualsiasi numero adatto di elementi a corda da tre (essenziale se si deve soddisfare la condizione di "contiguo") fino a preferibilmente non più di diciotto. Tuttavia in generale si preferisce un numero compreso fra quattro e dieci, in particolare sei. Nella struttura maggiormente preferita, i sei elementi a corda sono raggruppati in due sottogruppi di tre, ciascun sottogruppo formando un triangolo equilatero con un triangolo spostato di 60° attorno alla circonferenza dell'elemento di corpo cilindrico rispetto all'altro.

Il numero degli elementi a setti radiali è determinato dal numero di elementi a corda e sarà di numero uguale. Pertanto, ad esempio con i sei elementi a corda preferiti vi sono pure sei elementi a setti radiali. Nelle strutture preferite, sono previsti ulteriori elementi di rinforzo fra la superficie interna dell'elemento di corpo cilindrico e che si estendono lungo un raggio dell'elemento di corpo cilindrico fino ad almeno il punto di intersezione di due elementi a corda. Tipicamente, gli ulteriori elementi di rinforzo non si estendono fino all'asse della struttura. Come si noterà, tale posizionamento è possibile soltanto quando le corde sono in due o tre gruppi di numero uguale (tre o quattro), in ciascun gruppo e con le strutture formate dai gruppi (triangoli o quadrati) che si sovrappongono e sono spostati rotazionalmente attorno all'asse dell'elemento di corpo cilindrico.

Le strutture dell'invenzione sono molto efficaci per il fatto che forniscono un numero molto grande di punti di intersezione nei quali i fluidi che scorrono attraverso le varie superfici si incontrano e sono obbligati a miscelarsi e fondersi prima di suddividersi ancora, favorendo cosi l'omogeneità.

Un ulteriore vantaggio consiste nel reciproco rinforzo degli elementi. Un elemento di corpo cilindrico senza le strutture interne avrebbero una resistenza molto ridotta rispetto alle forze di compressione. Gli elementi di corda, in particolare il gruppo di sei che si preferisce maggiormente, fornisce una significativa resistenza interna addizionale e ciò viene ulteriormente esaltato dagli elementi a setti radiali che rinforzano ulteriormente gli elementi a corda contro i movimenti di deformazione. Infine, gli elementi di rinforzo addizionale forniscono un livello finale di rinforzo per l'elemento di corpo cilindrico.

Quando gli elementi a corda sono raggruppati in due gruppi di tre, come nelle strutture maggiormente preferite, i vari elementi di rinforzo dividono il volume interno dell'elemento di corpo cilindrico in sottodivisioni approssimativamente uguali. Pertanto, oltre a rinforzare l'elemento di corpo cilindrico, l'area di superficie viene aumentata in misura significativa e il grado di impedenza al flusso di gas attraverso l'elemento viene minimizzato e uguagliato in modo tale che ciascun passaggio attraverso l'elemento ha un flusso di gas uguale.

Gli elementi cilindrici secondo l'invenzione sono dotati preferibilmente di superfici di estremità curve per inibire l 'annidamento degli elementi quando vengono scaricati in una torre. La curvatura di ciascuna superficie di estremità può essere uguale o diversa, ad esempio un'estremità può essere convessa mentre l'altra è concava oppure entrambe possono essere concave o entrambe convesse. Tuttavia si preferisce che il raggio di curvatura di ciascuna estremità curva sia uguale. Questa configurazione è particolarmente vantaggiosa poiché, quando il prodotto viene estruso e l'estruso tagliato per formare gli elementi, un singolo taglio arcuato forma un'estremità concava su un primo elemento e un'estremità convessa sul secondo elemento dal quale viene cosi separato il secondo. Pertanto, con soltanto due lame da taglio o anche con soltanto una lama reversibile, è possibile produrre tutte le possibili combinazioni di combinazioni convesse e concave.

Gli elementi possono essere sagomati mediante un processo di stampaggio ma preferibilmente vengono realizzati mediante un processo di estrusione utilizzando una bocchetta opportunamente configurata. Il prodotto dell'estrusione è un cilindro lungo con la medesima struttura interna in tutta la struttura. Un coltello preferibilmente a lama curva, taglia il cilindro lungo in elementi di lunghezza desiderata con le estremità curve se si utilizza una lama curva. Gli elementi vengono quindi cotti in un forno per produrre gli elementi finiti.

La figura 1 è una sezione trasversale normale all'asse di un elemento preferito secondo l'invenzione.

La figura 2 illustra quattro viste laterali opzionali (a, b, c e d) dell'elemento mostrato nella figura 1 con le estremità con superfici curve o irregolari.

L'invenzione sarà ora descritta ulteriormente con riferimento ai disegni che intendono illustrare l'invenzione ma non devono essere intesi come limitazioni essenziali sull'ambito di protezione dell'invenzione.

Nella figura 1, un elemento di corpo cilindrico 1 è dotato di sei elementi a corda identici 2 disposti in due triangoli equilateri, i vertici di uno essendo spostati attorno alla circonferenza dell'elemento a corpo di 60° dai vertici del secondo. Elementi a setti radiali 3 si irradiano dall’asse fino ai punti intermedi degli elementi a corda e gli elementi di rinforzo 4 collegano la superficie interna dell'elemento di corpo cilindrico con l'intersezione degli elementi a corda.

Nella figura 2, che mostra una vista laterale dell'elemento illustrato nella figura 1, si mostrano le configurazioni delle estremità dell'elemento. Le estremità sono rispettivamente diritta (7 in (a)); curva convessa e concava, (5 e 6 rispettivamente in (b)); doppio convessa 5 in (c)); e irregolare (8 in (d)).

Gli elementi secondo l'invenzione configurati come è illustrato nelle figure 1 e 2b e fabbricati da materiali ceramici sono stati valutati per quanto riguarda l'efficienza di trasferimento di massa (kga), il fattore di riempimento; peso in libbre per piede cubico (che indica i pesi relativi di installazione degli elementi); e pezzi per piede cubico. In ciascun caso, i valori sono stati misurati in termine del valore mediante confronto con uno standard industriale, un elemento a sella di ceramica da 2" venduto dalla Norton Chemical Process Products Corporation con il marchio registrato- "Intalox" al quale è stato assegnato arbitrariamente il valore "1,00". L'altra base di confronto era un elemento a sella Intalox® di ceramica da 3".

L'elemento secondo l'invenzione aveva un diametro di 4,25" e uno spessore di parete compreso fra 0,25" (elemento di corpo cilindrico) e 0,125" (setti radiali). La lunghezza assiale degli elementi era 1,25".

I parametri di prestazione dei tre elementi erano i seguenti:

Dai dati che precedono è evidente che gli elementi secondo l'invenzione sono del 14% più efficienti degli elementi a sella da 2" e del 60% più efficienti degli elementi a sella da 3". In aggiunta, si utilizzano meno elementi per piede cubito rispetto agli elementi a sella da 2" e circa lo stesso numero degli elementi a sella da 3" e una caduta di pressione minore che per gli elementi a sella da 2".

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Elemento di riempimento sagomato comprendente un elemento di corpo cilindrico con una pluralità di elementi a corda all'interno dell'elemento di corpo, in cui ciascuna estremità dell'elemento di corpo è contigua con un'estremità di un altro elemento a corda, e una pluralità di elementi a setti radiali che si estendono dall'asse del cilindro fino ad almeno il punto mediano di un elemento a corda.
2. 2. Elemento di riempimento secondo la rivendicazione 1, avente sei elementi a corda identici disposti in due triangoli equilateri con gli apici del primo triangolo sfalsati attorno alla circonferenza dell'elemento di corpo cilindrico di 60° rispetto ai vertici adiacenti del secondo.
3. 3. Elemento di riempimento secondo la rivendicazione 2, avente sei elementi a setti radiali.
4. 4. Elemento di riempimento secondo la rivendicazione 2, avente sei elementi di rinforzo che collegano l'interno dell'elemento di corpo cilindrico con le intersezioni di due elementi a corda.
5. 5. Elemento di riempimento secondo la rivendicazione 1, formato da un materiale ceramico.
6. 6. Elemento di riempimento secondo la rivendicazione 1, formato da un materiale plastico.
7. 7. Elemento di riempimento secondo la rivendicazione 1, formato da un metallo.
8. 8. Elemento di riempimento secondo la rivendicazione 1, formato da carbonio.