PL106428B1 - Wielopierscieniowy element wypelnienia - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest wielopierscieniowy element wypelnienia sluzacy do wypelnienia urzadzen i aparatów chemicznych do wymiany ciepla i masy oraz do mieszania statycznego i do wypelniania mokrych i suchych urzadzen odpylajacych oraz aparatów kolumnowych do destylacji i absorpcji. Dotychczas jako wypelnienie do chemicznych aparatów, sluzacych do wymiany masy i ciepla stosuje sie szeroko znane wypelnienia wykonane z róznych materialów. Najbardziej rozpowszechnionym wypelnieniem w przemysle chemicznym sa pierscienie Raschiga oraz wypelnienia bedace pochodnymi pierscieni Raschiga.

Znane wypelnienia wywodzace sie z pierscieni Raschiga podzielic mozna na wypelnienia o zwiekszonej powierzchni, na przyklad pierscienie Raschiga zaopatrzone w róznego rodzaju przegrody usytuowane wewnatrz tego pierscienia lub pierscienie z rowkowanymi powierzchniami. Jednakze dotychczasowe badania laboratoryjne i przemyslowe tych pierscieni wykazaly, ze przez wnetrze pierscienia pelnosciennego przeplywa jedynie 20 do 30% fazy gazowej, zatem pierscienie te sa malo sprawne jako wypelnienie kolumn i urzadzen w przemysle chemicznym. Dalsza modyfikacja pierscieni Raschiga pozwolila na uzyskanie pierscieni z perforo¬ wanymi sciankami, które sa stosowane w przemysle chemicznym i pokrewnym pod nazwa pierscieni Intos.

Pierscienie Intos stawiaja mniejsze opory przeplywu fazy gazowej, jednakze maja nieco zmniejszona powierzchnie wymiany. Dalsza modyfikacja pierscienia Raschiga sa pierscienie o podwyzszonej powierzchni wymiany, to jest pierscienie posiadajace w pobocznicy walca — wyciecia polaczone jednym bokiem z pobocznica i odgiete do wnetrza walca jak na przyklad pierscienie Palla oraz pierscienie wedlug polskiego opisu patentowego nr 55 193. Wymienione pierscienie powoduja mniejsze straty cisnienia lecz powierzchnia wymiany jest zwiekszona o powierzchnie krawedzi naciec, co w przypadku pierscieni cienkosciennych, wykonanych z metalu lub z tworzywa sztucznego daje zwiekszenie powierzchni rzedu 10 do 15%. Znane sa elementy wypelniajace z polskiego opisu patentowego nr 75 351, które sa wykonane w postaci spiralnie zwinietej tasmy o srednicy zewnetrznej równej wewnetrznej srednicy kolumny z zachowaniem luzów techno¬ logicznych, a na bocznych powierzchniach tasmy posiadaja naciecia w postaci róznych form geometrycznych dowolnie ulozonych, których plaszczyzny sa odgiete na przemian do srodka i na zewnatrz spirali.

Znany jest równiez element pakietowy sluzacy jako wypelnienie aparatów z polskiego opisu patento¬ wego nr 84 623, który stanowi zwinieta w spirale Archimedesa tasme metalowa lub z tworzywa sztucznego z wycietymi w niej otworami korzystnie w ksztalcie trójkatów, przy czym wycinki z tych otworów laczace sie czescia swego obwodu z tasma, odgiete sa od powierzchni tasmy i krzyzuja sie nawzajem. Znane elementy wypelniajace z polskich opisów patentowych nr 75 351 i 84 623 stosowane sa jako pakiety o srednicy równej wewnetrznej srednicy kolumny.Zastosowanie takich pakietóww kolumnach o duzej srednicyjest uciazliwe z2 106428 powodu trudnosci montazowych, przy czym obydwa znane rozwiazania sa konstrukcyjnymi elementami o duzych srednicach.

Znane sa równiez z brytyjskiego opisu patentowego nr 1385 672 elementy wypelniajace, których poszczególne egzemplarze skladaja sie z dwu koncentrycznych tulei o przekroju kolowym polaczonych ze >oba rozmieszczonymi promieniowo zebrami. Tuleje tworzace element wypelnienia wedlug w/w opisu maja rózne wysokosci, przy czym srednice poszczególnych tulei sa od 1,5 do 10 razy wieksze od ich wysokosci.

Zastosowanie znanych z brytyjskiego opisu patentowego nr 1 385 672 elementów pozwala na uzyskanie wzrostu rozwiniecia powierzchni czynnych wypelnien, nie zmniejsza jednak w zadawalajacym stopniu objetosci elementów wypelniajacych, koniecznej do prowadzenia procesów wymiany ciepla i masy. W procesach wymiany masy i ciepla oraz mieszania i odpylania elementom wypelnien stawia sie nastepujace zadmu^tecluucziicu,wymagajace rozwiazania, a przede wszystkim mozliwosc uzyskania najwiekszej powierzchni*wymiany z jak najmniejszej objetosci wypelnienia, niskich strat cisnienia.przeplywajacego przez warstwe wypelnienia fazy gazowej, dobre rozprowadzenie fazy cieklej i gazowej w warstwie wypelnienia, dobra wytrzymalosc na sciskanie i udarnosc.

Zagadnienie techniczne zostalo rozwiazane w wielopierscieniowym elemencie wypelnienia wedlug wynalazku, który charakteryzuje sie tym, ze sklada sie z zewnetrznego pierscienia, wewnatrz którego sa umieszczone wspólsrodkowo wewnetrzne pierscienie w ilosci co najmniej jeden, przy czym wewnetrzne pierscienie maja wysokosc równa wysokosci zewnetrznego pierscienia lub maja wysokosc stopniowana.

Wewnetrzne pierscienie polaczone sa z zewnetrznym pierscieniem za pomoca co najmniej jednego lacznika stanowiacego jednolity material z pobocznicami skojarzonych pierscieni, natomiast dlugosc lacznika równa sie róznicy promienia zewnetrznego pierscienia i wewnetrznego pierscienia usytuowanego w pierscieniu zewnetrznym. Pierscienie zewnetrzne i wewnetrzne zaopatrzone sa w^ znane wycinki, które opieraja sie na pobocznicach sasiadujacych pierscieni lub wycinki te krzyzuja sie wzgledem siebie. Ponadto zewnetrzny pierscien zaopatrzony jest w zamek w ksztalcie progu, obnizonego w kierunku osi, przy czym zamek usytuowany jest wzdluz calej wysokosci pierscienia.

Zaleta wielopierscieniowego elementu wypelnienia wedlug wynalazku jest uzyskanie wzrostu powierzchni wymiany masy i ciepla w jednostce objetosci dzieki wspólsrodkowemu usytuowaniu wiecej niz jednego elementu w ksztalcie pierscienia.

Ponadto element wypelnienia wedlug wynalazku jest przeznaczony w szczególnosci do kolumn jak element wypelnienia usypowego, który pozwala w stosunku do elementów znanych i opisanych na znaczne zwiekszenie powierzchni wymiany masy i ciepla przy zachowaniu stosunkowo duzych wymiarów elementów.

Przykladowo, znane elementy wypelnienia usypowego o srednicy 50mm pozwalaja na uzyskanie powierzchni wymiany rzedu 100 do 110m2przypadajacej ma 1 m3 wypelnienia usypowego natomiast element wypelnienia wedlug wynalazku o srednicach 50/35 mm w przypadku elementu dwupierscieniowego pozwala na uzyskanie powierzchni wymiany o wartosci okolo 170 m2 na 1 m2 wypelnienia usypowego, a w przypadku elementu trójpierscieniowego o wielkosci srednic 50/35/25 mm pozwala na uzyskanie powierzchni wymiany masy i ciepla o wielkosci 220m2 na Im3 objetosci wypelnienia usypowego. Zwiekszenie powierzchni wymiany masy i ciepla mozna równiez uzyskac przez stosowanie znanych elementów wypelnienia o mniejszej srednicy, na przyklad powierzchnie 170 m2mozna uzyskac przezzastosowanie znanego pierscienia o srednicy 35mm ale wówczas do kolumny musi byc dostarczone tych pierscieni 18000 sztuk/m3, a w przypadku zastosowania elementów znanych o srednicy 25 mm to dla uzyskania powierzchni o wielkosci okolo 220 m2 trzeba tych pierscieni wprowadzic do kolumny 52000 sztuk/m3. Natomiast zastosowanie elementów wypel¬ nienia wedlug wynalazku dla uzyskania powierzchni wymiany masy i ciepla o wielkosci 220m2 wystarczy tylko okolo 6500 sztuk/m3 elementów trójpierscieniowych o srednicach 50/35/25 mm. Ponadto element wypelnienia wedlug wynalazku ma równe odstepy miedzy poszczególnymi pierscieniami, dzieki czemu opór przeplywu stawiany przez te elementy jest nizszy od oporów przeplywu stawianych przez elementy mniejsze dajace taka sama wielkosc powierzchni.

Przedmiot wynalazku zostalzobrazowany na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia w pólwidoku i w pólprzekroju wzdluznym usytuowanie elementów wypelnienia o malejacych srednicach i wysokosciach w kierunku osi, fig. 2 — w widoku z góry element wypelnienia wykonany zjednego elementu powierzchni, fig. 3 — w pólwidoku i w pólprzekroju wzdluznym element wypelnienia o malejacych srednicach i o równej wysokosci, fig. 4 — w pólwidoku i w pólprzekroju element wypelnienia o srednicach malejacych w sposób skokowy i o wzrastajacych wysokosciach, fig. 5 — element wypelnienia w pólwidoku i w pólprzekroju o malejacych srednicach w sposób proporcjonalny, fig. 6— widok z góry fig. 5, fig. 7—rozwiniecie pobocznicy elementu wypelnienia w widoku z boku fig. 8 — rozwiniecie elementu wypelnienia z fig. 7 w widoku z góry, a fig. 9 — rozwiniecie elementu wypelnienia czteropierscieniowego w którym polozony najblizej osi pierscien ma najwieksza wysokosc, a skrajny pierscien ma najmniejsza wysokosc. Jak przedstawiono na rysunkach wielopierscieniowy element wypelnienia wedlug wynalazku sklada sie z zewnetrznego pierscienia 11M42S 3 i wewnetrznego pierscienia 2, których ilost wynosi co najmniej jeden. Wewnetrzne pierscienie 2polaczone sa z wewnetrznym pierscieniem 1 za pomoca co najmniej jednego lacznika 3 stanowiacegojednolity material z pobocznicami pierscieni wewnetrznych 2. Lacznik 3 utworzony jest przez wyprofilowanie pobocznicy kolejnych wewnetrznych pierscieni 2. Dlugosc lacznika 3 równa jest róznicy promieni pierscieni sasiaduja¬ cych kojarzonych ze soba. Pierscien zewnetrzny jeden zaopatrzony jest korzystnie w zamek 4 w ksztalcie progu obnizonego w kierunku osi i jest usytuowany na calej wysokosci tego pierscienia i sluzy do pelnego zamkniecia sie pobocznicy pierscienia zewnetrznego 1. Pierscienie 1 i 2 sa zaopatrzone w znane wycinki 5 dowolnego ksztaltu, które sa wygiete w kierunku srodka pierscienia 1 i/lub na zewnatrz w pierscieniach 2.

Wielopierscieniowy element wypelnienia wedlug wynalazku znajduje zastosowanie w przemysle chemicznym i pokrewnym do procesów wymiany masy, ciepla, mieszania i odpylania oraz odkraplania gazów.

Claims (3)

Zastrzezenia patentowe

1. Wielopierscieniowy element wypelnienia skladajacy siez pierscieni o przekroju dowolnego wieloboku foremnego lub o przekroju kola, zawierajacych pobocznice o budowie azurowej uzyskanej poprzezwykona¬ nie w pobocznicy otworów, badz tez poprzez wykonanie wyciec i odgiecie ich wzdluzjednej nie nacietej linii od wnetrza lub na zewnatrz pobocznicy, raaita—y ty*, ze sklada sie z zewnetrznego pierscienia (1), wewnetrz którego jest umieszczony wspólsrodkowo co najmniej jeden wewnetrzny pierscien (2), przy czym wewnetrzne pierscienie (2) maja wysokosc zewnetrznego pierscienia (1) lub maja wysokosc stopniowana oraz wewnetrzne pierscienie (2) polaczone sa z zewnetrznym pierscieniem (1) za pomoca co najmniej jednego lacznika (3) stanowiacego jednolity material z pobocznicami skojarzonych pierscieni (1) i (2), przy czym dlugosc lacznika (3)jest równa róznicy promieni zewnetrznego pierscienia (1) i wewnetrznego pierscienia (2) usytuowanego najblizej zewnetrznego pierscienia (1).

2. Element wedlug zastrz. 1, wwlwy tyn, ze ma wycinki (5) odgiete na zewnatrz lub do wewnatrz pierscieni, przy czym wycinki (5) opieraja sie na pobocznicach sasiadujacych pierscieni (2) lub wycinki (5) krzyzuja sie wzgledem siebie.

3. Element wedlug zastrz. 1, albo 2, nmmstmy tya, ze zewnetrzny pierscien (1) posiada zamek (4) w ksztalcie progu obnizonego w kierunku osi, przy czym zamek (4) usytuowany jest wzdluz calej wysokosci pierscienia (1).1M42S ± 2 Fig. 1. 2 '~- ¦¦ j_ i -V FigA. Fig. 2. ; 2 Fig J. d i o f/9.5. 3 ^ Fig. 6. TTTT I! I^ly/^YAAAA 7r: ,7,-7 l- 1 I ! U L.J iJLA mmti 3 2 mww± / / / / * / ¦ c- *'L ¦J F/y.*. F/y.9. r" Pracownia Poligraficzna UPPRL. Naklad 120 egz. Cena 100 zl