專利名稱：塔柱填料件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化工生產(chǎn)中用于諸如傳質(zhì)和傳熱等應(yīng)用場合的塔柱填料件。這種常用于不規(guī)則堆積填料的填料件具有一個很大的表面積來使氣體和液體相接觸，同時能使塔內(nèi)的氣相壓降盡可能的低。這種填料件一般被堆積成一豎直塔柱并具有相當深度，因而在底部的填料件就有變形或被壓扁的趨勢，從而造成流經(jīng)塔的阻力增加并且在塔內(nèi)形成一不希望產(chǎn)生的壓力梯度。
因而，填料件就需要設(shè)計成一種既能防止變形，又能同時提供一開放型結(jié)構(gòu)和很大表面積的構(gòu)造。
保爾環(huán)和拉席希環(huán)是典型的以上這種結(jié)構(gòu)。顧名思義，它們是圓筒狀結(jié)構(gòu)的并且具有各種不同的內(nèi)突件以增加表面積。這樣的結(jié)構(gòu)能防止壓碎，但在某些應(yīng)用場合卻會造成不好的壓降。而對于這樣一些應(yīng)用場合最好是采用諸如USP P.4,303,599；4,333,892；以及4,576,763中所描述的更具開放性的結(jié)構(gòu)，它們基本上都是弧形金屬薄板結(jié)構(gòu)，具有一個或更多的從弧形金屬板上切割下來的條片構(gòu)件，該構(gòu)件被向弧形板內(nèi)彎曲以接納一與弧形板弧面相對的曲弧面并在弧形板的開端間形成橋接。這些橋接環(huán)主要是要構(gòu)成額外的液體流道和表面并且防止諸填料件“筑巢”般疊置。為了減輕重量，它們是用較薄規(guī)格的金屬制成，因而其抗變形能力較差。而要減輕重量也是非常重要的，這是因為單個填料件的重量越輕，施加到填滿填料件的塔柱基部處的填料件上的累加的力就越小，力越小就越不容易變形和被壓扁。但較薄的金屬還是使填料件更易變形。因而，不可避免地要在使填料件更輕和具有承受一定載荷的足夠強度之間有一個折衷。
現(xiàn)已開發(fā)一種新穎的設(shè)計，它能大大提高不規(guī)則堆積的弧形填料件的抗變形能力。這種設(shè)計適用于現(xiàn)有的、以上任何類型的堆積式填料件，并且對任一類型而言都具有相似的優(yōu)點。本發(fā)明的諸設(shè)計特征可以用傳統(tǒng)的制造設(shè)備，在無需額外費用的情況下來完成。這種設(shè)計特征之所以特別有用，是因為它能使填料件更具剛性，同時能更輕些。
本發(fā)明的不規(guī)則堆積的填料件具有一弧形本體和至少一個在本體之弧面的開端間延伸的橋接環(huán)，所述橋接環(huán)具有一與本體的弧面相對的曲弧面，以在弧形本體和橋接環(huán)之間封住一空間，所述本體具有一基本上在弧面長度上延伸的凸紋，以在弧形本體和橋接環(huán)限定的空間內(nèi)提供一凸起。為了增加額外的強度，最好是在橋接環(huán)上設(shè)置一類似的、基本上沿整個環(huán)的長度延伸的凸紋，該凸紋在橋接環(huán)的相對表面上形成一相對應(yīng)的凹槽。
本體上的凸紋可以是從本體上變形加上去的形式，但更經(jīng)常的是基本上沿本體的凸面長度上變形的凹槽形式(也就是繞整個弧面)，這樣就在弧形本體的對面(凹面)形成了一凸起的凸紋。凹槽則可以從弧形板內(nèi)成形，也可以從弧形板外成形。該填料件具有成形在弧形板內(nèi)的凹槽，(這樣的話氣泡就出現(xiàn)在弧形本體的凹面上)，這樣，液體就不會陷在氣泡內(nèi)了。如果需要的話可以成形出一個以上這樣的凸紋。
成形在橋接環(huán)內(nèi)的凹槽可以成形在凸面或是凹面上，通常是很淺的，其深度大致不超過環(huán)的寬度的50％，若能不超過25％，例如在大約10％到25％的范圍的話會更好。凹槽的作用是增加環(huán)的強度，但形成環(huán)的金屬條片的過度變形在這點上卻起了反作用，特別是在金屬條片較薄的情況下。
除了上面所述的凹槽之外，在橋接環(huán)上還可另設(shè)凸緣。在本體上亦可另設(shè)凸緣以增強其抗變形能力。
除了以上所述的諸凹槽和凸紋的特征之外，填料件還可以包括一對或多對在本體和一個或多個橋接環(huán)封閉成的空間內(nèi)延伸的突件，而每對突件的一端則在接近橋接環(huán)相對的端部與橋接環(huán)相連，所述突件的這種位置和取向是為了讓它們突設(shè)在本體和橋接環(huán)封閉成的空間內(nèi)。這些突件的首要功能是在填料件內(nèi)提供一些額外的滴點。在本發(fā)明的一種較佳的形式中，所述突件為一種從橋接環(huán)材料上形成的凸片，這是通過將切割部分向內(nèi)切割、變形并使其相接近但最好不相接觸而形成的。然而，可以理解的是，凸片也可以是焊接或用其它連接方法連到本體或一橋接環(huán)上的。出于成本上的考慮，這樣的連接就不如從一單張金屬片上直接沖壓出并進而將其正確成形為填料件的最終形狀來得好。凸片彼此相對地突設(shè)，其夾角最好不超過90°，例如大約在60到75°。
所述突件可以從弧形件的本身材料上成形出來，即，在一平的條片上切割出突件的形狀并進而彎曲成所需構(gòu)造，在彎曲成形之前或同時要將切割好的材料從弧形件的平面上移出來。令人滿意的是，這樣的一種填料件在制造生產(chǎn)過程中有很多好處，其僅需要一簡單的、機械化的、連續(xù)沖壓工藝即可完成。
除了以上所述的突件之外，本發(fā)明的弧形件還可以包括其它任何一種現(xiàn)有技術(shù)中的弧形填料件的種種特征，其中包括一對橋接環(huán)的使用。該弧形件還可具有其它一些凸片，它們彼此并不接觸而僅僅構(gòu)成了新的接觸表面和流道。
在本發(fā)明的一較佳實施例中，包括弧形本體、一個或多個橋接環(huán)以及多個突件在內(nèi)的填料件由一單張金屬條片直接成形，即，先在條片的縱向上切割出合適的切縫，這樣，向內(nèi)彎曲形成弧形時，可以將至少一條片在弧形本體封閉的空間內(nèi)成形為橋接環(huán)，還可以將現(xiàn)位于橋接環(huán)內(nèi)的條片成形為在本體和橋接環(huán)之間的空間內(nèi)的突件。
成為本發(fā)明之特征的本體上的凸紋和橋接環(huán)上的凹槽可以是同時成形的，或是相繼成形的。由于一個或多個橋接環(huán)上的凸紋工序可以在未成形的片材上進行，因而片材的整個長度上都可有凹紋。這樣，當成形整個構(gòu)件時，凸紋可以連續(xù)地從本體的端部延伸至一個或多個橋接環(huán)上，再回到本體相對的另一端。
弧形件的曲率不必非常均勻，這樣它就有一個與弧形件的軸線相垂直的弧形或圓周形的剖面。實際上比較理想的是如同USP4,303,599中所描述的那樣，弧形件的橫剖面是拋物面形的。


圖1是沿軸線方向的本發(fā)明之第一實施例的弧形件的端部視圖。
圖2示出的是其上具有切割線的金屬片材，它能進一步成形為
圖1中所示的弧形件，但未示出片材切割后再加上去的凹槽或凸紋等特征。
圖3是該填料件垂直于其軸線的側(cè)視圖。
圖4示出的是其上具有切割線的、適于生產(chǎn)較佳構(gòu)造之弧形件的一金屬片材。
以下結(jié)合附圖來描述本發(fā)明，應(yīng)該理解，對本發(fā)明的諸實施例所作的描述并不對本發(fā)明的實質(zhì)保護范圍有所限制。
圖1中，一填料件1，它包括一本體2，其上有縱向延伸的凸紋6和端部3；兩個橋接環(huán)4，它們具有相似的且與本體部分相對的曲面，該橋接環(huán)在靠近兩端部3的地方與弧形件相連，并將兩端跨接起來。這些橋接環(huán)上設(shè)有溝槽7。突件5也從橋接環(huán)上成形并突設(shè)在本體和橋接環(huán)間的空間內(nèi)?；⌒伪倔w的外側(cè)邊上設(shè)有凸緣8。
圖2中示出了一平面板材，上面已經(jīng)制有切割線，這樣該平板就可以彎曲、變形成
圖1中所示的弧形件。
圖3從側(cè)面更清楚地示出了
圖1中本發(fā)明的填料件的凸紋和凸緣的特征。
圖4與圖2相類似，但在片材上還成形有凹槽7，當片材成形為本發(fā)明的填料件時，這些凹槽從本體的一端延伸到橋接環(huán)與弧形本體的接點，再沿著橋接環(huán)的整個長度進而延伸到弧形本體的另一端。
這些附圖中僅示出了具有兩個橋接環(huán)的填料件，但也可以看到，單個橋接環(huán)亦可達到所述具雙橋接環(huán)的實施例的諸多優(yōu)點。即使具有更多的橋接環(huán)，也應(yīng)在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
如上所述，本發(fā)明的填料件在不脫離本發(fā)明實質(zhì)的情況下，還能具有其它一些已有技術(shù)中已揭示的特征。
權(quán)利要求1.一種用于不規(guī)則堆積的填料件，其具有一弧形本體和至少一個在本體之弧面的開端間延伸的橋接環(huán)，所述橋接環(huán)具有一與本體的弧面相對的曲弧面，以在弧形本體和橋接環(huán)之間封住一空間，其特征在于，本體具有一凸紋，其提供了一基本上在本體弧面長度上延伸的凸起，以及一相應(yīng)的、弧形本體外凸面上的凹槽。
2.如權(quán)利要求1所述的弧形件，其特征在于，所述橋接環(huán)具有一基本上在整個環(huán)的長度上延伸的凹槽。
3.如權(quán)利要求2所述的弧形件，其特征在于，橋接環(huán)上的凹槽延伸到橋接環(huán)外面，一直到弧形本體的端部。
4.如權(quán)利要求2所述的弧形件，其特征在于，橋接環(huán)上的凹槽是成形在橋接環(huán)的凹面上的。
5.如權(quán)利要求2所述的弧形件，其特征在于，橋接環(huán)上的溝槽是成形在橋接環(huán)的凸面上的。
6.如權(quán)利要求1所述的弧形件，其特征在于，它還包括至少一對從靠近橋接環(huán)端部處延伸到本體和橋接環(huán)之間的空間的突件。
7.如權(quán)利要求1所述的弧形件，其特征在于，沿著本體的邊緣還設(shè)有凸緣。
8.一種用于不規(guī)則堆積的填料件，其具有一弧形本體和至少一個在本體之弧面的開端間延伸的橋接環(huán)，所述環(huán)具有一與本體的弧面相對的曲弧面，以在弧形本體和橋接環(huán)之間封住一空間，其特征在于，本體具有一在本體弧面范圍內(nèi)基本上沿弧面長度延伸的凸紋，該凸紋是使弧形本體的外凸面向內(nèi)變形而成形的，并相應(yīng)內(nèi)表面的凸紋而形成一凹槽，所述橋接環(huán)在其凹面上亦有一凹槽。
9.如權(quán)利要求8所述的一種用于不規(guī)則堆積的填料件，其特征在于，橋接環(huán)上的凹槽從橋接環(huán)與弧形本體相接處起，一起連續(xù)到其端部。
專利摘要具有弧形本體和橋接環(huán)的塔柱填料件，其通過本體上設(shè)置的凸紋來增強其抗變形能力，還可通過在橋接環(huán)上設(shè)置一凹槽來進一步加強。
文檔編號B01J19/30GK2232310SQ9521338
公開日1996年8月7日 申請日期1995年7月20日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月26日
發(fā)明者弗蘭克·D·穆爾 申請人:諾頓化學工藝產(chǎn)品有限公司