專利名稱：折疊填料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于填料塔的流體接觸結(jié)構(gòu)。
填料塔用于傳質(zhì)操作，例如，吸收，解吸，萃吸，洗滌以及類似操作。填料的作用是促進(jìn)相互逆流流動(dòng)的兩流體之間的傳質(zhì)。通過提供大表面積的填料以促進(jìn)流體間的接觸，并且通過使流體分裂為細(xì)小液滴以增強(qiáng)氣相傳質(zhì)，從而提高傳質(zhì)的效率和速度。
美國專利4,724,593公開了一種用于制造高性能、對(duì)稱的、具有開孔容積的填料的方法。高性能的填料已很好地完成，并且已贏得明顯的市場效益。開孔，無阻塞的結(jié)構(gòu)可提供低壓降，同時(shí)在縱向和側(cè)向分散和分布液流。
然而，填料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的空隙率小于現(xiàn)有技術(shù)的高效填料，而垂直于縱向軸線的結(jié)構(gòu)還難于加工，并且制造時(shí)需要一些彎曲和輥壓操作以使板材成為填料。
在尚待批準(zhǔn)的申請(qǐng)?zhí)枮?8/147,006，并于1993年11月3日申請(qǐng)的美國專利發(fā)明中，公開了一種改進(jìn)的填料。該說明公開的內(nèi)容被結(jié)合于此以作參考。其中，直接輥壓穿孔的帶材，使其成為螺旋形或成為同軸的圓筒形結(jié)構(gòu)。改進(jìn)的填料具有從30％至98％的空隙率。人們意外地發(fā)現(xiàn)，輥壓的填料在傳質(zhì)和效率方面均優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的填料。
以簡單的方式，用間隔的穿孔板材也可以生產(chǎn)按照本發(fā)明具有復(fù)雜形狀的填料，所說的穿孔板材以平行的狀態(tài)重疊。用間隔件，例如，從板段表面凸起的凸塊，或是側(cè)面構(gòu)件，例如，彎曲件，或是附加于重疊板段邊緣的單獨(dú)的穿孔側(cè)板，使它們相互固定。所說的板材也包括阻擋件，以便促使液體分裂為液滴。
從板段表面凸起的凸塊也用作阻擋，以分裂大的液滴，從而形成局部的湍流，提高氣體和液體間的接觸和促進(jìn)傳質(zhì)。凸塊可以是從表面凸起的多邊形薄片。阻擋薄片可以是菱形，矩形或圓形。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，從表面凸起的圓柱棒凸塊對(duì)促進(jìn)傳質(zhì)是非常有效的，同時(shí)可提供30％以上的空隙率，而且壓降很低。
形成有效的的陰擋和孔的另一種方法是，在金屬或其它能延伸材料的條帶上設(shè)有許多細(xì)長的切口。如果將條帶拉伸，切口擴(kuò)大，在鄰近平行的切口之間的條帶的板，以與表面成一角度向上傾斜。切口擴(kuò)展成細(xì)長的孔。可將條帶切成多個(gè)板。
本發(fā)明的填料由于其上設(shè)有許多穿孔，它具有高度的空隙率，填料至少具有大約30％的空隙率，空隙率最好從50％至98％。附于條帶的阻擋薄片用于提高與流體接觸的表面。通過從板材切下一個(gè)薄片的部分外周邊，留下一個(gè)轉(zhuǎn)折部分即可形成阻擋薄片。然后將轉(zhuǎn)折部分彎折并使薄片離開板。也可以模壓板使阻檔薄片從板的表面凸起。凸起的薄片同時(shí)形成孔。該薄片也可以作為相鄰板段之間的間隔件。薄片可以朝上和/或朝下。薄片可以與板的表面成直角，或是較小或較大的角度，通常是從20至160度角。
板可以用金屬，熱固樹脂，熱塑樹脂或陶瓷坯料(CeramicPrecursors)做成，例如，分散于有機(jī)粘合樹脂的金屬氧化物。通過沖壓，切割和彎折金屬或某些塑料可形成穿孔的板。最好是通過鑄造，模壓或擠出陶瓷或樹脂材料以形成板。在板最終成形后，可以燒制板使樹脂固化或是使坯料轉(zhuǎn)換成最終的陶瓷制品。
可以用非常簡單的原材料生產(chǎn)本發(fā)明的填料。即使采用模壓以形成板，而所用的模具比已有技術(shù)高性能填料所用的模具要便宜得多，簡單的多。本發(fā)明的方法可以用于形成形狀復(fù)雜的填料，這樣的填料不能被其它技術(shù)所制造。可以以非常低的成本生產(chǎn)本發(fā)明的填料，并且可以用塑料，金屬或陶瓷材料制做它。
板的厚度可以是從0.1至15mm。在采用金屬材料的情況下，厚度通常為0.2至0.4mm。在采用塑料的情況下，厚度通常為0.5至3mm，優(yōu)選1至2mm，而在采用陶瓷材料的情況下，條帶的厚度為2至8mm。
通過以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，可以更好地理解本發(fā)明，并且，本發(fā)明的這些和許多其它特征以及所伴隨的優(yōu)點(diǎn)將更為清楚。


圖1是具有多個(gè)棒狀凸塊的條帶的府視圖2是由圖1所示的條帶形成的折疊填料的透視圖；圖3是具有附加板的帶孔的條帶的另一實(shí)施例的俯視圖；以及圖4是將圖3的條帶折疊并與附加板連接的透視裝配圖。
用細(xì)長的穿孔的條帶可形成按照本發(fā)明的填料。該條帶從第一端壁至第二端壁是連續(xù)的。該條帶可以劃分成許多板，由彎折帶所隔開。彎折帶可包括拱向的槽，并可包括劃痕線以作為轉(zhuǎn)折折疊線。條帶可包括通常是中間部分的中央板段和端部板段。填料是這樣形成的以與條帶的縱軸線成直角，沿著彎折帶折疊鄰近于中央板段的前部板段，直到該板段的底部表面基本平行于中央板段的項(xiàng)部表面。彎折帶將形成曲線側(cè)邊緣，它包括鄰近的前部板段。然后，該板段在折疊后部板段時(shí)相繼被折疊。
由填料所需要的標(biāo)稱直徑和高度，槽段的大小和表面積來確定條帶的寬度和長度。一般，填料的直徑為1至12英寸，高度為大約1至10英寸。通過直徑與高度比至少為1。一般填料具有的填充因數(shù)大約為每英尺3至65，而表面積大約從10至200平方英尺/立方尺。
條帶的寬度以其最寬的尺寸填料的高度相對(duì)應(yīng)。通常，條帶的長度至少為5英寸，直到100英寸或更長。折疊段之間的間隔取決于阻擋件的高度。一般，阻擋件的高度從1/16至2.0英寸。阻擋件可以向上，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，填料的標(biāo)稱直徑為1至5英寸。高度從1至4英寸，而阻擋件從1/16至3/4英寸。本發(fā)明的方法也可用于生產(chǎn)立方形或矩形組件的大分子結(jié)構(gòu)的填料，例如，1’×1’×1’；2’×1’×1’；3’×1’×1’。將分子結(jié)構(gòu)組件放入模具內(nèi)，同時(shí)裝入塔內(nèi)，直到將塔填滿。
條帶可以是具有平行側(cè)壁的矩形狀，或是具有成形的側(cè)壁，例如，凸面，凹面，特定曲面或逐漸減小的面。條帶的板段在間斷的距處的寬度可以減小。如果條帶的側(cè)壁是平行的，該條帶可折疊成立方形或矩形填料。如果條帶具有錐形或階梯的側(cè)面，若是以較小的中央板段置于填料的內(nèi)部，則該條帶可折疊成×形結(jié)構(gòu)；若是以較大的中央板段置于填料內(nèi)，則該條帶可折疊成多邊形結(jié)構(gòu)。
條帶和板可具有很多像網(wǎng)眼或篩網(wǎng)的開孔結(jié)構(gòu)。如果條帶是板材，其阻擋件和孔可以通過沖壓和彎折合適的材料而形成。所說的合適材料例如是金屬，某些塑料和某些陶瓷坯料?；蚴强梢酝ㄟ^簡單的型模的模壓，或鑄造而制成上述阻擋件和孔。在板材上沿著完整的連接處從表面凸起形成阻擋件處形成許多孔。在材料可以彎折的情況下，可沿著三側(cè)面切割，并沿著第四側(cè)面彎折以形成孔和阻擋件。
參見圖1和2，條帶200具有充分的開孔結(jié)構(gòu)，其上沒有202。棒狀阻擋件204從條帶200的表面206凸起。某些阻擋件207較長。適合于插入相對(duì)的板段上的孔205，并使板段栓在一起。由于較長阻擋件的栓入使間隔穩(wěn)定，即可以不需彎折帶208去連接和間隔各板。
通過含有一組平行的劃痕線210，212的彎折帶208，可以使板段與鄰近的板段間隔。而彎折帶也可包括細(xì)長的孔214。如圖2所示，折疊第一前部板段216，帶208將沿著在劃痕線210處形成的轉(zhuǎn)折線220折疊，并且?guī)?08與中央板段218成直角設(shè)置。然后，直立的帶208沿著劃痕線212折疊，它與下一個(gè)前部板段222成直角，以形成第一轉(zhuǎn)折線224。前部板段222被折疊成與中央板段218成平行。
從中央板段218表面凸出的某些較長的阻擋件207栓入相對(duì)的已折疊的板段216的孔205內(nèi)。分別折疊后部板段230和240，以形成如圖2所示的填料250。
圖3和4所示的是裝配填料的另一種方法。條帶400具有三個(gè)板段402，404，406，它們均包括許多孔408和阻擋件410，以及串聯(lián)的板401，403，通過凸出部分407之間的接頭片405使板串聯(lián)。所說板401，403也包括孔408和阻擋件410。沿著劃痕線418，412向上折疊末端板段402，406，以形成U形的外框209。將接頭片405折斷使板401和402分開。單個(gè)板401和402與中間板段404的長度和寬度相等，它們被安置于外框409內(nèi)，與中央板段404平行。側(cè)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。各單個(gè)板段可用一組側(cè)面帶或單個(gè)側(cè)面板或段或是如圖1和圖2所示的細(xì)長的棒，使它們連接在一起。
用簡單、成本低的加工技術(shù)可以制作本發(fā)明的高性能復(fù)雜形狀的填料。用平面的材料可以限定復(fù)雜的形狀，而用鑄造，模壓，鍛壓或擠出可以生產(chǎn)它。通過簡單的折疊步驟可以做出它。使用不同寬度，長度、厚度的條帶可以生產(chǎn)具有復(fù)雜形狀的填料。不同尺寸大小的填料可以裝入塔內(nèi)。
人們可以理解，以上僅僅描述了本發(fā)明的最佳實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明如以下權(quán)利要求書所限定的精神和范圍內(nèi)，可以做出眾多的替換，修改和變換。
權(quán)利要求
1.一種用于流體接觸的填料，其特征在于包括多個(gè)包括許多孔的單個(gè)板；從板的表面從頂部和/或從底部凸出的流體阻擋件；通過基本上相互平行的板面將多塊板重疊排列的間隔件；以及從將板相互栓在一起的板的表面凸出的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的填料，其中，流體阻擋件包括從板的表面凸出棒狀的凸塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的填料，其中，使板成為重疊的間隔件由部分棒狀的凸塊件構(gòu)成，它比其它的凸塊件長。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的填料，其中，較長的棒件插入相對(duì)板的孔內(nèi)，以便將所說的板栓在一起。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的填料，其中，所說的棒是圓柱形的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的填料體，其中，至少為30％的空隙率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的填料，包括細(xì)長連續(xù)的條帶，具有穿孔，所說的條帶沿著縱軸線至少分為三板段，中央板段具有前邊界和后邊界，它橫向于所說的縱軸線；第一前部板段鄰近于前邊界；第一后部板段鄰近后邊界；折疊所說的第一前部板段，即沿著所說的前邊界折疊所說的第一前部板段，朝向中央板段的頂部表面，直到所說的第一前部板段基本平行于所說的頂部面面；和折疊所說的第一后部板段，即沿著所說的后界，朝向中央板段的底部表面，折疊所說的后部板段，直到所說的第一后部板段基本平行于所說的底部表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的填料，其中，鄰近中央板段的板段寬度小于中央板段的寬度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的填料，其中，包括1-10個(gè)前部板段，它們沿著縱向軸線順序連接，鄰近前部板段具有一個(gè)公用的邊界，沿著所說的公用邊界折疊，使其底表面朝向前面已疊的板段的頂部表面，并且包括1-10后部板段，它們沿著縱向軸線順序連接，鄰近后板段具有一個(gè)公用邊界，沿著所說的公用邊界折疊，使其頂部表面朝向前面已折疊的板段的底表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的填料，其中，至少一些流體阻擋件垂直于板的縱向軸線。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的填料由金屬，合成樹脂或陶瓷制成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的填料，其中，所說的孔是細(xì)長的槽，橫向于板的縱向軸線。
13.根據(jù)權(quán)利要求7的填料，其中，所說的折疊包括一對(duì)平行的轉(zhuǎn)折線，在其之間限定了一個(gè)未帶材料的橫向帶，而所說的橫向帶與鄰近板段形成大約90度角。
14.一種形成按權(quán)利要求1的用于流體接觸的填料的方法，其特征是包括以下步驟形成細(xì)長的，連續(xù)的，柔性的，能折疊條帶，該條帶具有許多孔；設(shè)置折疊線，它們沿著條帶的縱向軸線間隔排列，以形成板段，在板段的前邊界和后邊界折疊線；沿著條帶的中央板段的前折疊線折疊條帶，直到鄰近中央板段的前板段的頂部表面基本平行于中央板段的頂部表面；和沿著中央板段的后折疊線折疊條帶，直到鄰近中央板段的后板段的底部表面基本上平行于中央板段的底部表面。
15.一種制造按權(quán)利要求1的用于流體接觸的填料的方法，其特征是包括以下步驟在細(xì)長的條帶上形成切口；沿著縱軸方向拉伸條帶以使切口延伸成為細(xì)長的槽，在相鄰槽之間的條帶從表面以從10度至80度的角度凸起；和沿著橫向于條帶縱向軸線的折疊線折疊條帶，直到相鄰近板段基本相互平行。
全文摘要
一種改進(jìn)的填料，它由包括阻擋件和孔的板制成，所說的阻擋件從板的表面凸起。某些阻擋件可以是棒。通過間隔件和栓卡件可以使板成為平行的疊層，所說的間隔件和栓卡件，例如是較長的棒，它可栓入鄰近的孔內(nèi)。也可以由沿著折疊線分成許多的條帶構(gòu)成改進(jìn)的填料。沿著中央板段的兩端的板段，交替地沿著折疊線折疊，使其成為平行的疊層。轉(zhuǎn)折地連接于中央板段的端部板段，即末端板段，可以沿著疊層的側(cè)面邊界進(jìn)行折疊。阻擋件從條帶的表面凸起。置于內(nèi)部的具有大中央板段的錐形條帶，可以疊成近似于球面的形狀。
文檔編號(hào)B01J19/32GK1145271SQ9511697
公開日1997年3月19日 申請(qǐng)日期1995年9月14日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月14日
發(fā)明者寇瀾 申請(qǐng)人:藍(lán)泰克產(chǎn)品有限公司