專利名稱：隨機(jī)填充件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及提高兩流體間交換過程的技術(shù)，特別涉及交換過程室中比方說用于傳質(zhì)(mass transfer)或熱交換過程中的填充件。
許多工業(yè)或化學(xué)過程涉及傳質(zhì)或熱交換，并使用填充塔或填充室完成這些步驟。這類過程包括蒸餾、吸收和解吸、氣體清潔和干燥、氣體洗滌以及各種生物過程，例如過濾。通常一為氣體和一為液體的兩流體(雖然也可以是兩液體)在一室中一般以逆流流動流相互混合，其中，兩流體沿同一流動軸以相反方向流動。在并流系統(tǒng)中，該兩流體沿單一流動軸以同方向流動；錯流裝置的特點是，該兩流體沿兩分立的橫交流動軸流動。
該過程的傳質(zhì)率和/或反應(yīng)率隨著該室中液體所能打濕的有效表面面積的增大而增大，因為兩流體要在其上互相接觸。填充件被放置在該室中，用來增大用于此類接觸的表面面積。填充裝置視交換室中的填充件及其布置的不同一般分為兩類。有一定結(jié)構(gòu)的填充裝置一般包括布置在交換室中按一定結(jié)構(gòu)伸展的填充件。隨機(jī)填充裝置一般包括可隨機(jī)傾倒入交換室中的各種小填充件。
交換反應(yīng)塔中一般包括填充裝置，以提高塔中兩流體間的相互作用，從而提高該交換過程的效率。在兩流體中至少一個為液體的情況下，若為液體提供足夠的打濕表面，并提供液體從一表面流到另一表面的滴點，以便使該液體進(jìn)一步接觸流經(jīng)兩表面之間的作為另一流體的氣體，即能提高兩流體間的作用。若填充裝置形成的表面靠得太緊，氣體所受流動阻力就足夠大，從而阻礙氣體流經(jīng)填充裝置并從而減少液體接觸氣體的機(jī)會。設(shè)計欠佳的隨機(jī)填充件的特點在于其結(jié)構(gòu)的互補性太強(qiáng)，從而一填充件會比較緊地貼合另一填充件，甚至伸入另一填充件的橫向中。隨機(jī)填充件的這種套疊會產(chǎn)生填充得較緊的表面陣列，從而產(chǎn)生很在的氣體阻力。而且，若流體流動面填充得太緊，液體就會從一表面橋接到另一表面而不滴下。這種橋接現(xiàn)象不僅減少了與氣體的作用截面，而且還會阻礙氣體流過填充裝置。
本發(fā)明在于提供能避免現(xiàn)有填充件的上述缺點的隨機(jī)填充件。
本發(fā)明提供一種隨機(jī)填充件，它能提高在比方說交換過程室中兩流體之間相互作用的可能性。該交換過程的相互作用可由本發(fā)明的填充件提高，該填充件把流體流動表面布置成可為兩流體中的至少一個流體即液體打濕，并且，這些表面離得足夠開，從而減少作為另一流體的氣體通過其中的流動阻力。本發(fā)明的填充件為流體流動表面提供充足的滴點，并且，滴點之間離得足夠開，從而減少液體從一滴點到另一流動表面的橋接現(xiàn)象，本發(fā)明使交換過程室的填充床上的這種多個填充件的套疊現(xiàn)象最少發(fā)生。
本發(fā)明提供一種隨機(jī)填充件，它使用于涉及兩流體的交換過程裝置，該填充件用一般為平直的片材制成，該片材上切出若干長條和突條，片材的兩端為長條和突條連接其上的連接區(qū)。連接區(qū)可設(shè)在片材兩端的中間，長條即連接在這類中間連接區(qū)上，突條也可連接到這類中間連接區(qū)上。這些突條提供滴點。此外，突條和/或長條的邊可做成鋸齒形而提供滴點。鋸齒形邊還可用來避免多個這類填充件發(fā)生套疊。
在本發(fā)明填充件中，伸展在相同的連接區(qū)之間的兩長條可一起形成一封閉圈。尤其是，突條可有不同長度。長條一般可有不同形狀并且/或者相對于片材的原有平面可有不同位置。例如，長條和突條可以如此方式伸向片材的相對兩端，從而確保填充件不存在與片材兩拉開并互相平行的端部所成平面垂直的對稱轉(zhuǎn)動軸。而且，長條以及可能的話，還有突條的伸展型式使得填充件在與片材平面垂直的橫方向上發(fā)生歪斜或傾斜，從而填充件在比方說交換過程室的填充床上主要取傾斜位置。
填充件可包括一些相對于兩端部連接區(qū)所成平面彎成弓形的長條以及至少一條大體筆直的長條。這一筆直長條可由連接在一起的兩突條組成；或可折疊片材，以減短筆直長條的長度。同時，從中間連接區(qū)以相反方向伸展到兩端部連接區(qū)、并且沿著與兩端部連接區(qū)所成平面垂直的同一平面伸展的兩長條相對于兩端部連接區(qū)所成平面以相反方向彎成弓形。
此外，至少連接區(qū)之一、或長條之一、或突條之一可在該連接區(qū)、長條或突條的至少一部分長度上具有縱向肋條。
該填充件可由金屬或其它任何合適材料制成，例如，在特殊的交換過程裝置中就可使用塑料。例如，可在平直金屬片材上切出切口，然后彎出弓形長條以及向各個方向伸展的突條。切片材的同時可做出鋸齒形切口，從而使長條和突條的邊成為鋸齒形?；蛘?，也可以單獨步驟做出鋸齒形，比方說，在弓形長條的伸展過程中做出鋸齒形。
本發(fā)明提供了一種隨機(jī)填充件，它包括適當(dāng)拉開的液體流動表面，使氣流通過該填充件的阻力最小。還提供滴點，以進(jìn)一步提高交換過程裝置中流體之間的相互作用。本發(fā)明的填充件還使填充件之間的套疊現(xiàn)象減至最低，以進(jìn)一步確保氣體在本發(fā)明填充件形成的填充床中流動的阻力最小，并確保在適當(dāng)拉開的流動表面上形成充足的滴點。


圖1為一片材平面圖，片材上切出切口而形成若干長條和突條；圖2為本發(fā)明隨機(jī)填充件的側(cè)視圖，該填充件由圖1被切片材形成；圖3為圖2填充件的端視圖；圖4為圖2和圖3填充件的立體圖；圖5為本發(fā)明隨機(jī)填充件另一實施例的側(cè)視圖；其特征是把兩突條連接成短長條；以及端部連接區(qū)有一定結(jié)構(gòu)；圖6為圖5填充件的立體圖；圖7為一片材平面圖，該片材上切出切口而形成若干長條和突條，包括從兩端連接區(qū)伸出的、位于中央且在一直線上的兩突條；圖8為用圖7片材形成的填充件的側(cè)視圖，按照本發(fā)明，兩中央突條連接成一長條，從而防止該填充件被壓扁，且其特征為端部連接區(qū)有一定結(jié)構(gòu)；圖9為圖8填充件的立體圖；圖10為圖8和圖9填充件的端視圖；圖11為本發(fā)明一隨機(jī)填充件的側(cè)視圖，其特征在于，同一行中的長條相對于端部連接區(qū)所成平面以相互反方向彎成弓形；并且端部連接區(qū)有一定結(jié)構(gòu)；圖12為圖11填充件的立體圖13為圖11和圖12的填充件的端視圖；圖14為與圖5相似的側(cè)視圖，但按照本發(fā)明，所示同一行中的兩長條相對于兩端部連接區(qū)所成平面以相反方向彎成弓形；圖15為與圖8相似的側(cè)視圖；但按本發(fā)明，所示同一行中的兩長條相對于兩端部連接區(qū)所成平面以相反方向彎成弓形；圖16為圖15的填充件的立體圖；圖17為圖15和圖16的填充件的端視圖；圖18為一片材的平面圖，該片材上的切口形成若干長條和突條，并包括伸展在該片材寬度方向上的中間連接區(qū)；圖19為用圖18的片材形成的填充件的立體圖，其中，按照本發(fā)明，同一行的長條相對于兩端部連接區(qū)所成平面以相反方向彎成弓形；位于中心的突片連成一體而形成短長條，以防止填充件被壓扁；圖20為圖19的填充件的側(cè)視圖，表示出中央處的互連突片以及填充件前半部的突片和弓形長條；圖21為圖19和圖20的填充件的端視圖；圖22為一長條的局部立體圖，按照本發(fā)明，對它進(jìn)行折疊而使其變短，以便防止填充件被壓扁；圖23為連接區(qū)處的長條或突片的端部的局部立體圖，表示在該長條或突片縱向上形成的脊條；圖24為沿圖23中線24-24剖取的剖面圖，表示圖23所示脊條的截面形狀；圖25為一填充件中的長條或突片的剖面圖，表示出另一種截面形狀的脊條。
圖1中以標(biāo)記10表示一一般為長方形的平直片材；圖2-4中所示該片材10被做成本發(fā)明的隨機(jī)填充件。該片材10可以是金屬或其它材料，例如塑料。一般來說，在片材10上切出切口，從而形成若干長條和若干突條，然后把它們彎成一定形狀而使圖1所示平直片材彎成圖2-4所示三維結(jié)構(gòu)。
圖1表示出平直片材10，從圖1可見，圖1-4所示填充件的實施例由長度約為寬度的兩倍或一倍半的片材做成。切口一般沿片材10的長度方向伸展而形成長條和突條。片材10中長度方向上的所有切口都切成鋸齒形，從而形成鋸齒形邊。長條一般為其兩端都連接在填充件上的一部分細(xì)長片材；突條則一般為只有一端與填充件相連的一部分細(xì)長片材。但應(yīng)看到，在各給定情況下，突條離開其連接端的距離可大于、等于或小于沿該突條的連接端所測量的該突條的長度。一條或多條長條和/或一條或多條突條與片材的連接處稱為連接區(qū)。因此，長條伸展在兩連接區(qū)之間，而突條從一連接區(qū)上伸出。
在圖1-4所示填充件實施例中，片材10兩端沒有切口。因此，片材的一端形成一橫向伸展的端部連接區(qū)12，另一端形成橫向伸展的端部連接區(qū)14。若片材端部有切口，則該片材端部分成至少兩個連接區(qū)。
鋸齒形切口16一般沿著片材10的中心線從一端部連接區(qū)12伸展到另一端部連接區(qū)14。切口16把片材分成為兩部分，這可從圖1、圖2和圖3中看得特別清楚。
在圖1所示片材10的上半部中央，有一不為任何切口斷開的橫向伸展的中間連接區(qū)18。同樣，在圖1所示片材10的下半部中央處也有一橫向伸展的中間連接區(qū)20。
在圖1所示片材上半部，兩平行鋸齒形切口22和24從端部連接區(qū)12伸展到中間連接區(qū)18；兩平行鋸齒形切口26和28伸展在中間連接區(qū)18和端部連接區(qū)14之間。一橫向伸展切口30伸展在切口22和24之間，而一橫向伸展切口32伸展在切口26和28之間。
切口22連同片材10的外邊緣，部分地形成伸展在端部連接區(qū)12和中間連接區(qū)18之間的長條34。切口124連同一部分切口16，部分地形成也伸展在連接區(qū)12和18之間的長條36。兩切口22和24形成以切口30為一端的突條38，該突條38的另一端在長條34和36之間連接到端部連接區(qū)12上。同樣，一突條40也以切口22和24為界從中間連接區(qū)18伸到切口30，長條34和36在圖1所示結(jié)構(gòu)中互相平行。
切口26連同片材10的外邊緣，部分地形成與圖1的長條34在一直線上的長條42。切口28連同一部分切口16，部分地形成與長條42互相平行且與圖1長條36在一直線上的長條44。切口26和28以及32形成從端部連接區(qū)14伸出的突條46。切口26和28以及32形成從中間連接區(qū)18伸出的突條48。突條38、40、46和48在圖1中位于同一直線上。
圖1所示片材10的下半部也由切口陣列形成同樣結(jié)構(gòu)的長條和突條，大多數(shù)切口的側(cè)面為鋸齒形，切口50和52互相平行，并分別與切口54和56成一直線。橫向伸展的筆直切口60和62用來形成突條。因此，切口50與片材10的外邊緣一起，部分地形成伸展在連接區(qū)12和20之間的長條64。切口52和一部分切口16形成也伸展在連接區(qū)12和20之間且與長條64相平行的長條68。長條64和68之間是由切口52、50和60部分地形成的突條70和72。突條70從端部連接區(qū)12伸出，而突條72從中間連接區(qū)20伸出。
切口54和片材10的外邊緣部分地形成長條74，而切口56與一部分切口16形成長條76。長條74和76互相平行且伸展在連接區(qū)14和20之間；長條74與長條64成一直線，長條76與長條68成一直線。切口54、56和62也部分地形成位于長條74和76之間并分別從連接區(qū)14和20伸出的突條78和80。圖1中，突條70、72、78和80位于一直線上。
圖1所示片材10上的各切口可使各長條和突條彎曲或變形而形成圖2-4所示填充件。例如，如把端部連接區(qū)12和14放置在圖1所示片材10的原有平面中，那末可把中間連接區(qū)18設(shè)置到該平面的一邊，而把另一中間連接區(qū)20設(shè)置到該平面的另一邊。這樣，如圖2和圖4所示，兩長條64和74可相對于端部連接區(qū)12和14所成平面向上彎成弓形，而兩長條68和76向下彎成弓形?？梢钥吹剑L條64和68伸展在相同兩連接區(qū)12和20之間，且在圖2所示低平面中互相拉開，從而形成一伸展但封閉的圈。同樣，拉開伸展在相同兩連接區(qū)14和20之間的長條74和76，即能形成一封閉但伸展的圈。
長條34和42相對于端部連接區(qū)12和14所成平面向下彎成弓形(見圖2和圖4)，而長條36和44相對該平面向上彎成弓形。因此，伸展在相同兩連接區(qū)12和18之間的長條34和36形成一伸展但封閉的圈。同樣，伸展在相同兩連接區(qū)14和18之間的長條47和44也形成一伸展但封閉的圈。
由一對對伸展在相應(yīng)連接區(qū)之間的長條如此形成的四個封閉圈在圖2所示低平面中互相錯開，并且如圖3和圖4所示橫向錯開。
如圖2和圖4所示，突條40和48從中間連接區(qū)18向上伸展，而突條38和46分別從其端部連接區(qū)12和14向下伸展。同樣，突條72和80從中間連接區(qū)20向下伸展，而突條70和78分別從其端部連接區(qū)12和14向上伸展。可以看到，圖2和圖4中突條的伸展角度可以變動。還可看到，各突條的長度也可變動，如各附圖所示具有不同長度。還可看到，比方說，如把切口30、32、60和62切成鋸齒形，則可使突條的自由端成為鋸齒形。
填充件的大小可視不同應(yīng)用場合而予以改變，從而比方說對突條和長條的尺寸作出相應(yīng)改動。但是可以看到，不論圖1-4所示填充件的整體大小如何，該填充件提供了更大的流體流動表面，并且流動表面之間的開口足夠大，從而降低氣流通過該填充件的阻力。突條端部與突條和長條邊緣上的鋸齒一樣，形成了滴點。連接區(qū)把比方說相鄰長條和突條連接在一起，從而增加了流動路徑。此外，連接區(qū)提高了所形成的填充件的結(jié)構(gòu)剛性。一般來說，從圖2中特別可看到，各長條可有不同形狀和/或不同水平位置。而且，比方說，由于把中間連接區(qū)18和20放置在端部連接區(qū)12和14所成平面的相對兩邊，因此如圖3所示，填充件的端面一般以角度A傾斜。因此，比方說，當(dāng)把一填充件丟進(jìn)交換過程室中時，填充件極有可能被置于相對于水平面傾斜的位置上，從而長條和突條表面也傾斜。傾倒到第一填充件上面的其它填充件的方向則是隨機(jī)的。但是，特別是長條的鋸齒形邊緣能防止長條的套疊，即，兩填充件的長條使相鄰填充件發(fā)生套疊，從而一般來說阻塞流體通過填充件的路徑。
可以看到，圖2-4所示填充件的形狀使用來形成該填充件的片材的兩端部保持不變，其中，兩平行且分開的端部連接區(qū)12和14形成一平面，填充件在兩端部連接區(qū)如此形成的平面的任何位置上都沒有以與該平面形成的任何角度穿過該平面的轉(zhuǎn)動對稱軸。
圖5-25所示的本發(fā)明為強(qiáng)度和剛度有所提高的改進(jìn)型填充件，并且提供了各種不同形狀的填充件，從而在傾倒進(jìn)交換過程塔中時會取各種不同方向。在圖5-25的各實施例中，其特征與圖4所示相同或大致相同的填充件組件用相同標(biāo)記表示，而有改進(jìn)或具獨特特征的組件在原標(biāo)記上后綴撇號或字母表示。
對圖1-4的填充件作出的一種改進(jìn)在圖5和圖6中表為10’。填充件10’使用與圖1相同的片材，切口16、22-28、32、50-56以及60與圖1相同，但切口30和62的位置按下述理由有所調(diào)整。如圖5和圖6所示，中間連接區(qū)18和20錯開，長條34、36、42、44、64、68、74、76彎成圖2-4所示弓形；突條46、48、70和72以各不同角度分別從其連接區(qū)12’、14’、18或20伸出。但是，突條38’和40’連在一起；突條78’和80’連在一起。把一突條的端部疊放在另一突條的端部上，然后用粘接、點焊之類合適方法牢固連接相疊部分，即可把兩突條連在一起，構(gòu)作填充件10’時選擇好切口30和62的位置，以便于兩對突條的連接。
填充件10’所特有的改進(jìn)之處包括端部連接區(qū)12’和14’做出一定結(jié)構(gòu)。如圖5和圖6所示，端部連接區(qū)12’和14’的特征在于，沿連接區(qū)的長度方向彎出一直角從而形成一組長肋條或脊條。為此，與用來構(gòu)作圖1-4的填充件10所使用的片材相比較，用來構(gòu)作改進(jìn)型填充件10’的片材可更長。
盡管填充件10’具備這些特有的改進(jìn)，但其結(jié)構(gòu)仍可顯示出如圖3所示填充件10的傾斜截面，并且在平行端部連接區(qū)所成平面的任何位置都沒有與該平面成任何角度穿過該平面的轉(zhuǎn)動對稱軸。
對圖5和圖6的填充件10’作出的特有改進(jìn)提高了填充件的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。兩對突條之間的連接使填充件10’在中間連接區(qū)18和端部連接區(qū)12’之間構(gòu)成長條38’、40’；在中間連接區(qū)20和端部連接區(qū)14’之間構(gòu)成長條78’、80’。這些搭接而成的長條38’、40’和78’、80’比分別伸展在連接區(qū)18與12’以及20與14’之間的長條34和36以及長條74和76短。因此，這些縮短長條38’、40’和78’、80’能防止填充件10’因更長長條34、36、42、44被壓長或壓直而壓垮。因此，當(dāng)多個填充件10’被傾倒入交換過程塔而上下堆在一起時，由于縮短長條38’、40’和78’、80’使得端部連接區(qū)12’和14’與中間連接部之間的錯開距離無法增大，從而底下的填充件不會被上面填充件的重量壓垮。較長長條34、36、42、44、64、68、74和76保持弓形，從而使填充件10’的整體形狀保持不變。而且，由于端部連接區(qū)12’和14’沿其長度彎曲而形成肋條，因此這些連接區(qū)不會由于交換過程塔中的底下填充件在上面填充件的重壓下受扭力、折疊力而變形。由于圖5和圖6所示的改進(jìn)，填充件10’更牢固，在使用中更有可能保持其整體形狀不變。
本發(fā)明改進(jìn)型隨機(jī)填充件的另一實施例在圖7-10中用10”表示。圖7所示已切出鋸齒形切口的片材10”與圖1大致相同，但與圖1所示從一端部連接區(qū)12伸展到另一端部連接區(qū)14的單個中心切口116不同，如圖7-10所示，片材10”的特征在于，兩鋸齒形切口16a和16b與中間的橫向切口81形成分別從有一定結(jié)構(gòu)的端部連接區(qū)12”和14”伸出的兩根中心突條82和84。沿著兩中間連接區(qū)可形成其它突條和長條，長條與比方說圖1-4的填充件一樣，彎成弓形。因此，中間連接區(qū)18和20被拉開，長條36、44、64和74相對于端部連接區(qū)12”和14”所成平面以一個方向彎成弓形，而長條34、42、68和76以相反方向彎成弓形；突條38、40、46、48、70、72、78和80以各不同方向伸出，從而形成比方說圖8-10所示填充件10”。
兩中心突條82和84相重疊并互相連接，從而形成伸展在兩端部連接區(qū)12”和14”之間的搭接長條82、84。該長條82、84防止端部連接區(qū)12”和14”被拉開，從而防止填充件伸長而弓形長條被撐直，從而防止交換過程塔中的填充件被其它填充件的重量壓垮。而且，如圖8和圖9所示，端部連接區(qū)12”和14”也都因彎成約90°而形成肋條或脊條，從而形成剛性較大的端部，以防止填充件10”被壓折或壓彎。
由于中間連接部18和20在圖8所示低平面中被拉開，填充件10”如圖10所示以角度B傾斜，該角度可與圖4中的角度A相同，也可不同。此外，填充件10”也沒有在由平行端部連接區(qū)所形成平面的任何位置上以任何角度穿過該平面的轉(zhuǎn)動對稱軸。
應(yīng)該指出，本說明書公開的填充件都包括一長條陣列，該陣列這樣安排，當(dāng)長條彎成弓形時，它們一般形成(或位于)一與填充件兩端部連接區(qū)所成平面垂直的平面(內(nèi))。因此，一伸展在一端部連接區(qū)和一中間連接區(qū)之間的弓形長條與以相反方向從同一中間連接區(qū)伸展到另一端部連接區(qū)的另一弓形長條位于同一平面內(nèi)。壓彎制填充件時，這些長條以相對于端部連接區(qū)所成平面的這一方向或那一方向彎成弓形。在圖2-4所示本發(fā)明中，填充件10的長條這樣排列沿著與端部連接區(qū)12和14所成平面垂直的給定平面從相同中間連接區(qū)伸展的任何兩長條相對于端部連接區(qū)平面以相同方向彎成弓形。圖5和圖6以及圖8-10所示本發(fā)明也顯示出這同一特征，即把沿著給定平面伸展的長條以相對于填充件端部所成平面的相同方向彎制成弓形。
圖11-13以10a表示出一填充件，它由具有與圖1所示相同切口的片材制成，從而形成與填充件10相同數(shù)目的長條和突條，但長條以不同型式彎制成弓形。與圖7-10所示填充件10”一樣，填充件10a的端部連接區(qū)也彎成約90°的圓弧，從而在端部連接區(qū)形成肋條結(jié)構(gòu)，以防止端部連接區(qū)并因而填充件10a發(fā)生彎折。
圖11-13所示填充件10a的特征在于，沿著同一平面以相反方向從相同中間連接區(qū)伸展到兩端部連接區(qū)的長條以相對于端部連接區(qū)所成平面的相反方向彎制成弓形。弓形長條64和74a沿著與兩平行端部連接區(qū)12”和14”所成平面垂直的一平面以相反方向從中間連接區(qū)20伸展，并也以相對于端部連接區(qū)12”和14”所成平面的相反方向彎成弓形。同樣，弓形長條68和76a沿著與長條64和74a所在平面平行、與端部連接區(qū)12”和14”所成平面垂直的另一平面以相反方向從中間連接區(qū)20伸展，并也以相對于端部連接區(qū)12”和14”所成平面的相反方向彎成弓形。此外，長條36和44a沿著與兩平行端部連接區(qū)12”和14”所成平面垂直的一平面以相反方向從中間連接區(qū)18伸展，并以相對于端部連接區(qū)所成平面的相反方向彎成弓形。同樣，長條34和42a沿著與長條36和44a所在平面平行、與端部連接區(qū)12”和14”所成平面垂直的另一平面以相反方向從中間連接區(qū)18伸展，并以相對于端部連接區(qū)所成平面的相反方向彎成弓形。而且，由長條對36、44a和34、42a形成的平面與由長條對64、74a和68、76a形成的平面平行，這些平面都與端部連接區(qū)12”和14”所成平面垂直。與圖2-4所示填充件10中的突條一樣，填充件10a的突條38、40、46、48、70、72、78和80以各種方向伸展。
長條64相對于端部連接區(qū)12”和14”所成平面以一個方向彎成弓形。而長條74a相對于端部連接區(qū)12”和14”所成平面以與上述方向相反的方向彎成弓形；相比之下，圖2-4的填充件10的長條74與位于同一平面內(nèi)的長條64相對于端部連接區(qū)12和14所成平面以同一方向彎成弓形。同樣，在圖11-13中，長條68與同一平面內(nèi)的長條76a相對于端部連接區(qū)12”和14”所成平面以相反方向彎成弓形，而在圖2-4的填充件10中，長條76與長條68相對于端部連接區(qū)12和14所成平面以相同方向彎成弓形。填充件10a的長條36和44a相對于端部連接區(qū)12”和14”所成平面以相反方向彎成弓形；長條34和42a相對于端部連接區(qū)所成平面以相反方向彎成弓形。同樣，相比之下，在圖2-4所示填充件10中，長條36和44相對于端部連接區(qū)12和14所成平面以同一方向彎成弓形；長條34和42相對于端部連接區(qū)所成平面也以同一方向彎成弓形。
按照本發(fā)明，把沿同平面伸展的長條相對于填充件的端部連接區(qū)彎成相反方向的弓形，可獲得與比方說圖2-4中把沿同一平面伸展的長條只彎成相同方向的弓形所獲得的填充件形狀不同的填充件。把圖12和13與比方說圖1和圖4相比較，這形狀變動可看得特別清楚。在比方說圖11所示低平面中把兩中間連接區(qū)拉開，填充件10a的形狀仍是歪斜的，這可從比方說圖13中看得最清楚，其中，歪斜程度由角度C度量，該角度C可與圖4和圖10中的角度A或B相同，也可不同。
按照本發(fā)明，在同一平面把長條變成相反方向的弓形而形成形狀變動的填充件，若與縮短的長條相結(jié)合，就能阻止填充件伸長而垮掉。圖14示出一以10’a表示的填充件，其特征在于，與圖5和圖6所示填充件10’一樣，長條38’、40’和78’、80’為由兩突條搭接而成的縮短長條，且長條的型式為沿同一平面伸展，但彎成相反方向的弓形，如圖11-13所示填充件10a中的那些長條一樣。填充件10’a也具有圖5和圖6所示填充件10’的一個特征，即沿端部連接區(qū)12”和14”長度方向彎成直角而形成一肋條。圖15-17示出一以10”a表示的填充件，其特征在于，與圖8-10所示填充件10”中一樣的搭接而成的縮短長條82、84以及與圖11-13中所示填充件10a中一樣的在同一平面內(nèi)伸展但彎成相反方向的弓形的長條。填充件10”a也具有圖8-10所示填充件10”那樣的另一特征，即沿著端部連接區(qū)12”和14”的長度方向彎成約90°圓弧而形成一肋條，填充件10’a和10”a中不互相搭接形成縮短長條的突條以不同方向伸展。同樣，把填充件10’a和10”a的兩中間連接區(qū)以相反方向拉離兩端部連接區(qū)所成平面，這些填充件也可成為歪斜形，對于填充件10”a，這一點可從圖17中看得最清楚。其中，歪斜角D可與角度A、B或C相同，也可不同。
改變本發(fā)明填充件形狀的另一種方法是改變中間連接區(qū)。圖18表示與圖1片材10同樣切出切口的片材100，但其特征在于，切出的切口形成沿片材寬度伸展的單個中間連接區(qū)110，所形成的填充件如圖19-21所示。此外，該填充件110的特征在于，端部連接區(qū)112和114具有一定結(jié)構(gòu)，它們都包括一由V形溝槽形成的肋條，以提高強(qiáng)度和剛度，防止填充件壓彎或彎折。
特別是，鋸齒形切口116和118伸展在端部連接區(qū)112和中間連接區(qū)110之間，且切口120把切口116與118之間的片材切成兩突條122和124。鋸齒形切口126和128伸展在端部連接區(qū)114和中間連接區(qū)110之間，且切口130把切口126和128之間的片材切成兩突條132和134。不存在從端部連接區(qū)112和114中的一個一直伸展到另一個的切口。在把各長條彎成弓形而形成圖19-21所示形狀填充件100的同時，如圖所示，突條122和124相連接而形成橫接長條122、124以防止端部連接區(qū)112被從中間連接區(qū)110拉開；突條132和134相連而形成搭接長條132、134以防止端部連接區(qū)114被從中間連接區(qū)110拉開。因此，搭接長條122、124和132、134阻止填充件100被其它填充件的重量壓垮，或在比方說在挪動填充件過程中坍塌。
如圖所示，與圖15-17所示填充件10”a的長條一樣，填充件100由同一平面內(nèi)被彎成相對于端部連接區(qū)112和114所成平面相反方向弓形的長條形成。但是，也可與比方說圖8-10所示填充件10”的長條一樣，填充件100由同平面內(nèi)被彎成相對于端部連接區(qū)112和114所成平面同一方向的弓形的長條形成。同時，形成填充件也可結(jié)合使用上述兩種情況，即某些長條在同一平面內(nèi)被彎成相對于端部連接區(qū)112和114所成平面相反方向的弓形，而另一些長條在同一平面內(nèi)被彎成相對于端部連接區(qū)112和114所成平面同一方向的弓形。不管何種情況，填充件顯示出不歪斜的形狀，這可從圖21中看得最清楚。
可用任何合適方法，例如前述連接突條的各種方法形成防止填充件坍塌的搭接長條。按照本發(fā)明，可用另一種方法，比方說折疊或卷曲長度來縮短長條。圖22示出長條180的一部分，它可用于比方說圖5-10以及圖14-21所示的任何填充件中，或使用于按本發(fā)明制成的任何其它填充件。該長條180的特征在于具有一有效地縮短該長條的折疊182?？梢员葓D示折疊得更緊的折疊182可在與長條180一起伸展在兩連接區(qū)之間的其它長條被彎成弓形的同時形成。該縮短長條180然后能防止所述兩連接區(qū)被拉開，并防止所述兩連接區(qū)之間的弓形長條被撐直。
加強(qiáng)填充件的另一種方法是可在長條和突條上形成某種結(jié)構(gòu)。圖23表示長條或突條的填充件組件220，從其它兩個組件222和224之間的連接區(qū)212伸出。該組件220的特征在于，在該組件的縱向中心線上有一細(xì)長肋條或脊條226。該脊條226的橫截面可從圖24中看得最清楚，顯然可見，該脊條為V形。該脊條或折疊226可阻止組件220以任何與該脊條橫交的角度發(fā)生彎折。組件220上一旦形成脊條226，對于彎成弓形的長條來說，該組件的剛性得以提高，從而會保持其形狀不變。作為本發(fā)明有一定結(jié)構(gòu)的填充件組件的另一實施例，圖25表示長條或突條之類的填充件組件230，其特征在于，肋條232的橫截面為圓弧形溝槽。
可以看到，本發(fā)明填充件的特征在于其連接區(qū)，連接區(qū)之間的一根或多根長條彎成弓形，并且至少有一根縮短長條，以防止兩連接區(qū)被拉開并防止弓形長條被撐直。而且，本發(fā)明填充件的特征在于，端部連接區(qū)有一定結(jié)構(gòu)，比方說包括一肋條，從而防止連接區(qū)和填充件被壓彎。同時，本發(fā)明填充件的長條可在同一平面中相對于端部連接區(qū)所成平面以相反方向彎成弓形，并且，這一填充件中可包括伸展在同一平面內(nèi)、相對于端部連接區(qū)所成平面以相同方向彎成弓形的長條。此外，本發(fā)明填充件的特片在于，長條和突條上具有肋條，以防止它們發(fā)生不必要的變形。
本發(fā)明提供一種填充件，它使用在比方說交換過程室的堆有相同填充件的填充床中時能提供充足的液體流動表面、滴點和氣體通道，從而增強(qiáng)該交換過程裝置中兩流體間的相互作用；本發(fā)明同時提供較堅固的填充件，從而防止填充件被過程塔中堆在上面的其它填充件的重量壓垮或壓變形，或防止填充件在比方說挪動過程中變形。
本發(fā)明的上述公開和說明是例示性和說明性的，只要不背離本發(fā)明的精神，可在后附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)在填充件的大小、形狀和材料以及所示結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)方面作出種種改動。
權(quán)利要求
1.一種使用于交換裝置中的填充件，若干這樣的填充件放置在該交換裝置中，并且第一和第二流體在該交換裝置中互相作用，所述填充件包括形成若干長條的材料，每一長條的兩端連接在該材料上，在所述材料的相對兩端形成大致平行的、橫向伸展的端部連接區(qū)以及至少一個橫向伸展的中間連接區(qū)；所述長條以相反方向從一中間連接區(qū)伸展到每一個端部連接區(qū)，從而使至少兩根這樣連接到同一中間連接區(qū)的長條沿一與兩端部連接區(qū)所成平面垂直的平面伸展，而且至少其中一些所述長條相對于兩端部連接區(qū)所成平面彎成弓形；所述填充件還進(jìn)一步包含有至少一個其中一端連接在材料上的突條。
2.按權(quán)利要求1所述的填充件，其中，至少一根長條一般是筆直的。
3.按權(quán)利要求2所述的填充件，其中，這樣的筆直長條伸展在兩端部連接區(qū)之間。
4.按權(quán)利要求2所述的填充件，其中，該筆直長條伸展在一中間連接區(qū)和一端部連接區(qū)之間。
5.按權(quán)利要求2所述的填充件，其中，筆直長條包括一折疊，以便縮短該長條的長度。
6.按權(quán)利要求2所述的填充件，其中，兩突條連接在一起，從而形成至少一條這樣的筆直長條。
7.按權(quán)利要求1所述的填充件，其中，伸展在材料的相同兩連接區(qū)之間的兩長條向著該材料的相反兩邊彎成弓形以形成一個封閉圈。
8.按權(quán)利要求1所述的填充件，進(jìn)一步包括兩個橫向伸展的中間連接區(qū)，長條伸展并連接在每一個中間連接區(qū)和每個端部連接區(qū)之間。
9.按權(quán)利要求1所述的填充件，其中，至少兩根連接到同一中間連接區(qū)的這類長條以相反方向大致伸展在與兩端部連接區(qū)所成平面垂直的一平面中；至少某些長條相對于兩端部連接區(qū)所成平面彎成弓形，并相對于兩端部連接區(qū)所成該平面以相反方向彎成弓形。
10.按權(quán)利要求1所述的填充件，其中，長條的至少某些邊做成鋸齒形。
11.按權(quán)利要求1所述的填充件，其中，突條的至少某些邊做成鋸齒形。
12.按權(quán)利要求1所述的填充件，其中，至少一個連接區(qū)在其至少一段長度上有一縱向伸展的肋條。
13.按權(quán)利要求1所述的填充件，其中，至少一根長條在該長條的至少一段長度上有一縱向伸展的肋條。
14.按權(quán)利要求1所述的填充件，其中，至少一根突條在該突條的一段長度上有一縱向伸展的肋條。
15.按權(quán)利要求1所述的填充件，其中，該填充件不存在與由兩端部連接區(qū)所限定的平面垂直的轉(zhuǎn)動對稱軸。
16.按權(quán)利要求1所述的填充件，其中，所述長條一般彎成弓形，從而使填充件以銳角發(fā)生歪斜。
17.按權(quán)利要求1所述的填充件，其進(jìn)一步包括許多類似的填充件，所有所述填充件都裝在該裝置中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于比方說交換裝置中的填充件。該填充件的特點在于其弓形長條和突條能提供充足的液體流動表面、滴點和氣流通道，從而提高交換過程填充床中流體間的混合，通過選擇長條彎成弓形的方式和連接區(qū)，可獲得不同形狀的填充件。該填充件還包括用來防止填充件坍塌的縮短長條和加強(qiáng)長條、突條和連接區(qū)的肋條。
文檔編號B01J19/30GK1125637SQ9510133
公開日1996年7月3日 申請日期1995年1月25日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月29日
發(fā)明者亞歷山大·明·西, 約翰·P·哈爾伯特 申請人:耶格制品公司