專利名稱：填充模塊、其制造方法及具有該填充物的流體處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種填充模塊，它包括一組導(dǎo)流板，這些導(dǎo)流板限定一組固定混合風(fēng)扇的水平層。
背景技術(shù)：
所述填充物是指一種用于一種相態(tài)的混合和/或使共流或?qū)α鞯亩嘞噙M(jìn)行接觸的裝置。特別是在填充物中可以產(chǎn)生熱交換、物質(zhì)交換和/或化學(xué)反應(yīng)。本發(fā)明的一個(gè)特殊應(yīng)用是在空氣蒸餾塔中。
所述填充模塊或填充物是對(duì)于在塔中上升的氣體有三維作用的結(jié)構(gòu)。它通過使氣體的多次轉(zhuǎn)動(dòng)保證氣體的強(qiáng)烈渦流，并且產(chǎn)生的混合改進(jìn)與下降液體的熱交換和/或物質(zhì)交換。
文獻(xiàn)WO-A-86/06296中描述了這種填充物的一些例子。在這些已知的填充物中，結(jié)構(gòu)包括一些底部開放并且側(cè)面交替開放和關(guān)閉的錐體，這些錐體通過它們的端點(diǎn)互相連接，形成使許多使氣體旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇葉片，以加強(qiáng)氣體和液體之間的接觸。這種結(jié)構(gòu)的一個(gè)特別有意義的特點(diǎn)是可以通過穿孔或切割以及折疊的金屬葉片的疊放得到這種結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)具有垂直總面。穿孔可以使氣體穿過疊放的折疊帶，穿孔率大約為50％。這些穿孔可以減少能量損失，并且形成有利于氣體混合的風(fēng)扇。
文獻(xiàn)WO-A-90/10497和EP-A-845293中描述了其它類型的填充物。
本發(fā)明特別用于所有這些已知的裝置。
當(dāng)用這種填充物制造流體處理塔時(shí)，填充物的上部風(fēng)扇沒有完全與上面填充物的類似下部風(fēng)扇重疊。同樣，一個(gè)填充物的下部風(fēng)扇也沒有與下面填充物的類似上部風(fēng)扇完全重疊。后面一個(gè)填充物的情況更是這樣，折疊帶的總面一般比塔的中心軸偏離一個(gè)角度，一般從一個(gè)填充物到另一填充物偏離90°。
然后，向上流動(dòng)的氣體在兩個(gè)填充物之間的界面改變方向，這就會(huì)在這個(gè)地方產(chǎn)生附加的能量損失。這種能量損失會(huì)造成上填充物下部區(qū)域的液體阻塞，而這個(gè)填充物的中心部分沒有阻塞。這種現(xiàn)象會(huì)降低塔的處理能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是減少、甚至消除這種附加的能量損失和填充物之間界面上的過早阻塞。
因此，本發(fā)明的主題是一種上述類型的填充模塊，其特征在于，在模塊軸向端的至少一個(gè)區(qū)域，導(dǎo)流板構(gòu)成一些轉(zhuǎn)換導(dǎo)流板，這些轉(zhuǎn)換導(dǎo)流板限定固定轉(zhuǎn)換風(fēng)扇層的至少一個(gè)層，它的混合作用相比于位于模塊常規(guī)部分中的常規(guī)風(fēng)扇層是減小的。
本發(fā)明的主題還在于一種片材、特別是薄板材的切割平面帶，用于折疊和/或彎曲、卷曲或沖壓，然后并列在其它交替旋轉(zhuǎn)的具有垂直總面的類似帶上，以形成一個(gè)上面定義的填充模塊。這種限定多個(gè)導(dǎo)流板水平排列的帶的特征在于，在帶的至少一個(gè)邊緣區(qū)域，導(dǎo)流板的構(gòu)形與常規(guī)導(dǎo)流板不同，以限定所述轉(zhuǎn)換導(dǎo)流板。
本發(fā)明的主題還在于所述填充模塊的一種制造方法。根據(jù)該方法，將一系列如上所述的平面切割帶折疊和/或彎曲、卷曲或沖壓，形成一個(gè)風(fēng)箱式的結(jié)構(gòu)，并將帶交替翻轉(zhuǎn)，置于一些平行的平面中，然后將帶疊放，使相應(yīng)的導(dǎo)流板排列，以形成風(fēng)扇。
本發(fā)明的主題還在于一種流體處理設(shè)備，其特征在于，它包括多個(gè)所述填充模塊。模塊可以圍繞設(shè)備的中心軸一個(gè)與下一個(gè)錯(cuò)開一個(gè)角度。
這種設(shè)備可以是一個(gè)物質(zhì)交換和/或熱交換塔，尤其是一個(gè)氣體混合物的分離塔，特別是空氣蒸餾塔。


現(xiàn)在參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，附圖如下—圖1為一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的填充物的一部分的立體圖；—圖2為一個(gè)變型的類似立體圖；—圖3為用于制造圖1填充物的切割平面帶；
—圖4為折疊成風(fēng)箱狀的切割平面帶；—圖5、6分別為對(duì)應(yīng)于圖3、4，但與圖2的變型有關(guān)的圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出一個(gè)填充物2的一個(gè)垂直段1的下部，填充物用于一個(gè)圖中未示出的空氣蒸餾塔。垂直段1形成風(fēng)扇的重疊，即重疊在另一個(gè)圖中未示出的相同風(fēng)扇上的常規(guī)風(fēng)扇3和兩個(gè)轉(zhuǎn)換風(fēng)扇，即中間風(fēng)扇4和端部風(fēng)扇5，它們形成填充物下端的一個(gè)區(qū)域6的一部分。風(fēng)扇3-5具有共同的垂直軸X-X。
風(fēng)扇3由四個(gè)與水平位置成相同傾斜角α的葉片或平面導(dǎo)流板7組成。這些葉片的方向?yàn)橐粋€(gè)與另一個(gè)繞軸X-X旋轉(zhuǎn)90°，并且如EP-A-845293所述，每個(gè)葉片的形狀為沿一個(gè)三角形頂點(diǎn)8向下延長(zhǎng)的菱形，三角形頂點(diǎn)鄰近菱形的一個(gè)下邊。
風(fēng)扇4由四個(gè)與葉片7類似的葉片或?qū)Я靼?組成，但是葉片或?qū)Я靼?傾斜得更厲害，與水平方向的角度β大于α。沿X-X軸看，風(fēng)扇4與風(fēng)扇3位于同一個(gè)圓周中，因此每個(gè)葉片9的垂直高度大于每個(gè)葉片7的高度。葉片9的每個(gè)上部端點(diǎn)通過一個(gè)很薄的連接區(qū)域10與一個(gè)葉片7的菱形低點(diǎn)連接。
然后，面對(duì)上升的氣體流，風(fēng)扇4可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，因而具有正混合作用，但是低于風(fēng)扇3的混合作用，且指向同一方向，在本例中為逆時(shí)針方向。
風(fēng)扇5由四個(gè)矩形垂直葉片或?qū)Я靼褰M成，水平下邊緣為12，上邊緣為13，并剪成V形，V形的尖端通過薄的連接區(qū)域14與葉片9的下端點(diǎn)連接。
因此，風(fēng)扇5具有零旋轉(zhuǎn)作用。
段1在填充物2的整個(gè)截面上重復(fù)許多次。這段的直徑一般為1-4厘米。
填充物2是獨(dú)立的，并且設(shè)有一個(gè)柱形加固箍，一般設(shè)在多個(gè)垂直縫的上部邊緣，以便形成一個(gè)比較合適的密封刷，用于與塔的內(nèi)壁配合。
如果塔的直徑較大，可以在現(xiàn)場(chǎng)用組裝的塊制成填充物。
在各種情況下，填充物2的底部都包括一個(gè)由風(fēng)扇5組成的無混合作用層，然后是一個(gè)由風(fēng)扇4組成的弱混合作用的中間層，然后是常規(guī)風(fēng)扇3的強(qiáng)混合作用層。填充物的上端區(qū)域最好由一個(gè)與區(qū)域6相同但是轉(zhuǎn)動(dòng)了的轉(zhuǎn)換區(qū)組成。
塔的其它填充物用同樣的方法構(gòu)成。
因此，上升到塔中的氣體在填充物2內(nèi)被風(fēng)扇3帶動(dòng)強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)，然后在通過風(fēng)扇4時(shí)旋轉(zhuǎn)放慢，然后在通過風(fēng)扇5時(shí)停止旋轉(zhuǎn)。
因此氣體從填充物垂直流出，并進(jìn)入到上面填充物的風(fēng)扇5中，而不改變方向。然后被上填充物的風(fēng)扇4帶動(dòng)緩慢旋轉(zhuǎn)，然后被風(fēng)扇3帶動(dòng)強(qiáng)旋轉(zhuǎn)。
這樣實(shí)際上消除了通過后面一個(gè)填充物時(shí)的能量損失，結(jié)果甚至消除了填充物下部區(qū)域的過早堵塞?？傊?，同時(shí)在塔的總能量損失和塔的處理能力方面得到了好處。
圖2示出填充物的一個(gè)變型2A，其中葉片7A和9A沒有像8這樣的下端點(diǎn)。另外，葉片9A傾斜度的增加通過將這些葉片沿一條接近水平方向的對(duì)角線15折疊得到。因此，每個(gè)葉片9A包括一個(gè)傾斜角為α三角形上部16和一個(gè)傾斜角為β的三角形下部，β大于α。下部風(fēng)扇5A與圖1的風(fēng)扇5相同，并具有四個(gè)垂直葉片11A。
在變型中，葉片9A可以至少部分為曲線，使傾斜度從它們的下部開始增加。
圖3示出一個(gè)薄板材的平面帶18，用于形成圖1的填充物2。將這個(gè)平面帶切割或穿孔，使得只留下葉片7、9、11。沿這些葉片的左邊緣開始形成許多斷開的折疊線，如19，這些線中的每一條在連接點(diǎn)10處有第一個(gè)拐點(diǎn)，在連接點(diǎn)14處有第二個(gè)拐點(diǎn)。
將平面帶18圍繞折疊線15折疊成風(fēng)箱狀，從正面看形成圖4的狀態(tài)。
填充物2由多個(gè)這樣得到的平面帶18組成，每條帶位于一個(gè)垂直總面中，繞一個(gè)垂直軸交替旋轉(zhuǎn)，并使葉片排列疊放并互相深入，以形成風(fēng)扇3、4、5。因此在圖1中，對(duì)每個(gè)風(fēng)扇，每個(gè)位于第一平面中的兩個(gè)葉片屬于第一個(gè)帶18，而位于第二平面的兩個(gè)葉片屬于第二個(gè)帶18。
同樣，圖5、6示出一個(gè)只保留圖2的葉片7A、9A、11A的切割帶18A。折疊成風(fēng)箱狀的方法與所述方法類似，但是在沿?cái)嚅_線19A的每個(gè)折疊步驟有一個(gè)沿對(duì)角線15的補(bǔ)充折疊，開始為從相鄰葉片9A的水平折疊。
正如人們所明白的，逐漸混合的填充物的上和/或下軸向端部區(qū)域可以包括適當(dāng)數(shù)量的層，并且在該區(qū)域混合的強(qiáng)度可以從一層到另一層、或者從一組層到另一組層有所改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.填充模塊，它包括一組導(dǎo)流板(7，9，11；7A，9A，11A)，這些導(dǎo)流板限定固定混合風(fēng)扇(3，4，5)的一組水平層，其特征在于，在模塊(2)的至少一個(gè)軸向端部區(qū)域(6)中，導(dǎo)流板(9，11；9A，11A)構(gòu)成轉(zhuǎn)換導(dǎo)流板，它們限定轉(zhuǎn)換固定風(fēng)扇(4，5)的至少一個(gè)層，其混合作用相對(duì)于處于模塊的常規(guī)部分的常規(guī)風(fēng)扇層是減小的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的填充模塊，其特征在于，轉(zhuǎn)換風(fēng)扇(4)的至少一層具有正的混合作用。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的填充模塊，其特征在于，轉(zhuǎn)換層的每個(gè)具有正混合作用的風(fēng)扇(4)沿它的軸(X-X)位于與上或下模塊的常規(guī)風(fēng)扇(3)的同一個(gè)周邊內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的填充模塊，其特征在于，在所述端部區(qū)域(6)，轉(zhuǎn)換導(dǎo)流板(9，11；9A，11A)限定多個(gè)固定轉(zhuǎn)換風(fēng)扇(4，5)層，它們的混合作用向著模塊的端部截面一層比一層減少。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一的填充模塊，其特征在于，所述端部區(qū)域(6)包括一個(gè)零混合作用的端部層(5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一的填充模塊，其特征在于，轉(zhuǎn)換導(dǎo)流板(9，11；9A，11A)包括至少一個(gè)比常規(guī)導(dǎo)流板(7，7A)在水平方向上更傾斜的部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6之一的填充模塊，其特征在于，導(dǎo)流板(7，9，11)是平的，并且在端部區(qū)域(6)在水平方向上更傾斜。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7之一的填充模塊，其特征在于，轉(zhuǎn)換導(dǎo)流板(9A)包括一個(gè)比模塊的內(nèi)側(cè)部分(16)在水平方向上更傾斜的模塊的外側(cè)部分(17)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的填充模塊，其特征在于，轉(zhuǎn)換導(dǎo)流板(9A)在所述部分(16和17)之間有一條中間折疊線(15)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的填充模塊，其特征在于，轉(zhuǎn)換導(dǎo)流板有至少一個(gè)曲線部分。
11.片材、特別是薄板材的平面切割帶，用于折疊和/或彎曲、卷曲、或沖壓，然后重疊在其它具有基本垂直總面并交替翻轉(zhuǎn)的類似帶上，以形成一個(gè)權(quán)利要求1-10之一所述的填充模塊(2；2A)，模塊限定多個(gè)導(dǎo)流板(7，9，11；7A，9A，11A)的水平排列，其特征在于，在帶(18，18A)的至少一個(gè)邊緣區(qū)域，所述導(dǎo)流板的構(gòu)形與常規(guī)導(dǎo)流板不同，限定所述轉(zhuǎn)換導(dǎo)流板(9，1；9A，11A)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的帶，其特征在于，位于常規(guī)導(dǎo)流板(7；7A)和轉(zhuǎn)換導(dǎo)流板(9，11；9A，11A)同一側(cè)的邊緣限定折疊線(19，19A)，它們相對(duì)帶(18；18A)的縱向的角度在帶的所述邊緣區(qū)域增大。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的帶，其特征在于，所述折疊線(19，19A)形成一條斷開線。
14.權(quán)利要求1-10之一的模塊(2；2A)的制造方法，其特征在于，折疊和/或彎曲、卷曲或沖壓一系列權(quán)利要求9-11之一的平面切割帶，以形成一個(gè)風(fēng)箱結(jié)構(gòu)，將帶置于一些平行的平面內(nèi)，并把它們交替翻轉(zhuǎn)，然后將帶疊放，使相應(yīng)的導(dǎo)流板(7，9，11；7A，9A，11A)排列，形成風(fēng)扇(3，4，5)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其特征在于，通過沿位于常規(guī)導(dǎo)流板(7；7A)和轉(zhuǎn)換導(dǎo)流板(9，11；9A，11A)的同一側(cè)邊緣限定的折疊線(19；19A)折疊形成風(fēng)箱結(jié)構(gòu)。
16.流體處理設(shè)備，其特征在于，它包括多個(gè)權(quán)利要求1-10之一所述的填充模塊(2；2A)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的設(shè)備，其特征在于，模塊圍繞設(shè)備的中心軸一個(gè)與下一個(gè)偏離一個(gè)角度。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備構(gòu)成一個(gè)物質(zhì)交換和/或熱交換塔，尤其是氣體混合物的分離塔，特別是空氣蒸餾塔。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種填充模塊(2)，它包括一組導(dǎo)流板(7，9，11)，這些導(dǎo)流板限定固定混合風(fēng)扇(3，4，5)的一組水平層。在模塊的至少一個(gè)軸向端部區(qū)域(6)中，導(dǎo)流板(9，11)構(gòu)成轉(zhuǎn)換導(dǎo)流板，它們限定轉(zhuǎn)換固定風(fēng)扇(4，5)的至少一個(gè)層，其混合作用相比于處于模塊常規(guī)部分中的常規(guī)風(fēng)扇(3)層是減小的。本發(fā)明用于空氣蒸餾塔。
文檔編號(hào)F25J3/04GK1418128SQ0180647
公開日2003年5月14日 申請(qǐng)日期2001年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月17日
發(fā)明者讓－伊夫·萊曼, 艾蒂安·韋爾朗 申請(qǐng)人:液體空氣喬治洛德方法利用和研究的具有監(jiān)督和管理委員會(huì)的有限公司