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WO2018153551A1 - Packung für eine stoffaustauschkolonne und verfahren zum herstellen einer packung - Google Patents

Packung für eine stoffaustauschkolonne und verfahren zum herstellen einer packung Download PDF

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Publication number
WO2018153551A1
WO2018153551A1 PCT/EP2018/025041 EP2018025041W WO2018153551A1 WO 2018153551 A1 WO2018153551 A1 WO 2018153551A1 EP 2018025041 W EP2018025041 W EP 2018025041W WO 2018153551 A1 WO2018153551 A1 WO 2018153551A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
packing
sheets
disk
deformation
deformation elements
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2018/025041
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Karlmann Kanzler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Publication of WO2018153551A1 publication Critical patent/WO2018153551A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/32—Packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit or module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203—Sheets
    • B01J2219/32255—Other details of the sheets
    • B01J2219/32258—Details relating to the extremities of the sheets, such as a change in corrugation geometry or sawtooth edges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203—Sheets
    • B01J2219/32275—Mounting or joining of the blocks or sheets within the column or vessel

Definitions

  • the present invention relates to a packing for a mass transfer column.
  • the present invention relates to a method for producing a packing for a mass transfer column.
  • Mass transfer column has a cylindrical container in which so-called packages are arranged.
  • packages are arranged.
  • disordered packages are beds of defined shaped bodies such as rings, cylinders, calipers or the like. in the
  • Packing discs are each in turn made of a variety
  • Packing sheets can be corrugated from a continuous sheet metal strip of a certain width by means of a forming machine and then cut into specific lengths. Packing disks made of such packing sheets can be arranged one on top of the other. Most of the packing discs are aligned so that the packing sheets are crossed. Considering a single packing sheet on the underlying packing disk, this packing sheet should contact a plurality of the underlying packing sheets of the underlying packing disk. Due to manufacturing tolerances, however, it happens that the packing sheet only two underlying
  • WO 03/008092 A1 shows a pack with a plurality of packing sheets arranged parallel to one another.
  • the package has an upper edge region and an intermediate main region which has an oblique corrugation, wherein the corrugations of adjacent packaging plates intersect.
  • a part of the packing sheets in the upper edge region has alternately first and second zones in the direction of the upper packing sheet edge. In the first zones, the corrugations from the main area continue unchanged in the edge area.
  • the hydraulic resistance of the packing in the second zones is lower than in the main area.
  • an object of the present invention is to provide an improved packing for a mass transfer column. Accordingly, a packing for a mass transfer column is proposed.
  • the package comprises a first package disk comprising a plurality of first package sheets, and a second package disk comprising a plurality of second package sheets. The first packing disc and the second
  • Packing disc are arranged on top of each other.
  • a respective end face of the first packing sheets comprises a multiplicity of first deformation elements.
  • the first deformation elements point before a stacking of the first
  • Packing disk and the second packing disk a non-deformed state and after the stacking of the first packing disk and the second packing disk a deformed state for forming a plurality of contact points between the first packing sheets and the second
  • the first packing sheets each include one
  • first deformation elements yielding (or deforming) due to a weight force of the first packing disk or the second packing disk, it can be ensured that a first packing sheet touches a multiplicity of second packing sheets of the second packing on its end face.
  • the resistance on the face of the first Packing sheets lowered by providing the first deformation elements.
  • Fluid drainage disturbances at the transitions between two packing slices are reduced. Furthermore, the efficiency of the package is increased. In addition, the allowable manufacturing tolerances of the packing sheets can be increased and thereby costs can be saved.
  • the deformation elements are of the non-deformed state in the
  • the deformation elements are adapted to deform in the stacking of the first packing disk and the second packing disk such that the first
  • Arranging the first packing disk and the second packing disk causes the compression of the first packing disk and the second packing disk
  • the deformation elements are set up to elastically and / or plastically deform when the first pack and the second pack are arranged one on top of the other.
  • the deforming is, for example, upsetting.
  • the deformation elements are elastically and / or plastically upset by 10 to 70%, 20 to 60% or 30 to 50% of their length or spring elastically by 0.5 to 20%, 2 to 15% or 5 to 10% of their length .
  • an additional force can be temporarily applied to the weight of the overlying packing disks. It is understood that only the first deformation elements are spent in the deformed state, the corresponding points of contact to the second
  • Form packing plates that is, the remaining first deformation elements remain in the undeformed state.
  • the first deformation elements which contact the second packing sheets, are made so soft that the first deformation elements, which contact the second packing sheets, are deformable due to the weight force pressing from above. This can ensure that a maximum number of transitions between the first packing disk and the second packing disk are formed.
  • the first packing sheets each comprise a sheet metal section.
  • the first deformation elements are material integral formed on the respective sheet metal section.
  • the first deformation elements protrude from the sheet metal section. This has the advantage that no joining methods have to be used. Furthermore, no additional or different materials need to be used.
  • a respective first deformation element in the deformed state, is bent about an attachment cross section thereof with the sheet metal section.
  • an "attachment cross-section” means a notional limit cross-section between the sheet-metal section and a respective deformation element
  • Deformation element (or a direction in which a respective first
  • Deformation of the sheet metal section protrudes) 0 °. Accordingly, an angle greater than 0 ° arises when bending the first deformation element about the connection cross-section.
  • the first deformation element in the deformed state has a curvature.
  • the first deformation element in the deformed state has a curvature.
  • a curving of a respective first deformation element in the case of being brought into the deformed state thereof can take place by means of elastic and / or plastic deformation.
  • the first deformation element is bent in the undeformed state relative to the sheet metal section by a bending angle. In this case, the bending angle is increased in the deformed state.
  • the first deformation element in the undeformed state is for example pre-bent.
  • the first deformation element is bent further. In this case, two successive first deformation elements in the undeformed state along the respective end face of the first packing plate in
  • Deformation along this end face are bent alternately with a positive and negative angle relative to the sheet metal section.
  • the first deformation element in the undeformed state has a wave crest. Further, in the deformed state, a height of the crest is larger than in the undeformed state.
  • the wave crest is compressed from the undeformed state to the deformed state.
  • the first deformation element in the undeformed state has two, three or a multiplicity of wave crests. Accordingly, wave crests and wave troughs alternate along a wave direction. Such a corrugation direction runs, for example, perpendicular to the wave crests.
  • the corrugation direction can also be seen as the direction of a respective first deformation element.
  • the wave crests and wave troughs of the sheet metal section can be referred to, for example, as a primary wave. Furthermore, the wave crests of the sheet metal section For example, rounded or run to a point.
  • Well direction of the deformation element clamp an angle. This angle is for example between 10 and 90 °, 20 and 80 °, 30 and 70 ° or 50 and 60 °.
  • the first deformation elements are each configured rectangular, triangular, trapezoidal or parallelogram.
  • first deformation elements arise when viewing the first package sheet in a plan view.
  • shape of a respective first deformation element is limited by an outer contour of the deformation element and the connection cross-section to the sheet metal section.
  • Shape consideration is preferably in the undeformed state of the first deformation elements.
  • the first deformation elements are designed as first spring elements.
  • the first deformation element when the first deformation element is moved from the undeformed state to the deformed state, compression takes place.
  • the compression takes place substantially elastically, whereby also small plastic parts can be present.
  • the formation of the plurality of contact points can be controlled accordingly.
  • the first spring elements are designed as leaf springs. This has the advantage that a clear mode of action of the spring element is ensured. Furthermore, the leaf springs can be provided with little effort.
  • a respective end face of the second packing sheets comprises a multiplicity of second deformation elements, which are located in front of the first Arranging the first packing disk and the second packing disk in a non-deformed state, and after arranging the first packing disk and the second packing disk, have a deformed state for forming a plurality of contact pads between the first packing sheets and the second packing sheets.
  • the second deformation elements are configured to deform in the arrangement of the first packing disk and the second packing disk such that the second deformation elements have a plurality of contact points between the first packing sheets and the second packing disk
  • first deformation elements and the second deformation elements face each other.
  • first deformation elements and the second deformation elements are adapted to, in the stacking of the first packing disk and the second
  • Packing disc interact and deform.
  • the second deformation elements can be brought from a non-deformed state into a deformed state.
  • the provision of the second deformation elements further increases the likelihood of forming the plurality of contact pads between the first package sheets and the second package sheets.
  • the second deformation elements are designed as second spring elements.
  • An interaction of a first spring element with a second spring element is preferably a series connection of the spring elements.
  • first deformation elements and the second deformation elements are configured identically.
  • Deformation elements are produced in the same process.
  • a mass transfer column with a packing as described above is proposed.
  • the packing is arranged in a container of the mass transfer column.
  • Mass transfer column may comprise a plurality of packages, which may be arranged in the container to each other.
  • a method comprises the following steps: a) providing a first packing disk having a multiplicity of first packing sheets, which have a multiplicity of first deformation elements on their respective end faces, the first ones being the first packing disk
  • Packing plates each comprise a sheet metal section, wherein the first
  • Deformation elements are situatedin Kirby-Resin a) providing a second packing disk having a plurality of second
  • Packing plates and the second packing sheets are spent.
  • a respective blank sheet is entrained
  • the first packing sheet can be stacked to the first packing disk.
  • the second packing sheet can be stacked to the first packing disk.
  • Recesses before generating the wave crests and wave troughs has the advantage that the cuts and recesses can be provided on a flat plate (and correspondingly on a straight edge). This simplifies the production of the packing sheets.
  • the recesses have a rectangular, triangular, trapezoidal or parallelogram shape.
  • the incisions have an incision angle to an edge of the blank sheet at which the incisions be made on. The incision angle is for example 90 °. Alternatively, the incision angle may also be between 30 and 90 °, 40 and 90 °, 50 and 90 ° or 60 and 90 °.
  • the embodiments and features described for the package apply to the method according to and vice versa.
  • the count words "first, second, etc.” such as for the packing sheets, packing disks or
  • Deformation elements used serve only to better distinguishability of the respective elements and are arbitrarily interchangeable.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of an embodiment of a
  • FIG. 2 shows a schematic perspective view of an embodiment of a packing sheet for a packing of the mass transfer column according to FIG. 1
  • FIG. 3 shows a schematic perspective view of a first and second packing disk for a packing of the mass transfer column according to FIG. 1;
  • FIG. 4 shows a schematic perspective view of a first packing sheet arranged crossed over to second packing sheets
  • FIG. 5 shows a schematic perspective view of a further embodiment of a packing plate for a packing disk according to FIG. 3;
  • Fig. 6 shows a schematic perspective sectional view VI - VI of Fig. 5;
  • Fig. 7 shows a schematic side view of an embodiment of a
  • FIG. 8 shows a schematic side view of a further embodiment of a deformation element for the packing sheet according to FIG. 5;
  • FIG. 8 shows a schematic side view of a further embodiment of a deformation element for the packing sheet according to FIG. 5;
  • FIG. 9 shows a schematic side view of an interaction of a first deformation element according to FIG. 7 with a second deformation element
  • Fig. 10 is a block diagram of a process for producing a packing for the mass transfer column of Fig. 1;
  • Fig. 1 1 shows a schematic plan view of an embodiment of a
  • FIG. 12 shows a schematic plan view of another embodiment of a blank sheet metal section for the packing plate according to FIG. 5;
  • FIG. 13 is a schematic plan view of another embodiment of a blank sheet metal section for the packing plate according to FIG. 5;
  • FIG. 12 shows a schematic plan view of another embodiment of a blank sheet metal section for the packing plate according to FIG. 5;
  • FIG. 13 is a schematic plan view of another embodiment of a blank sheet metal section for the packing plate according to FIG. 5;
  • FIG. 15 shows a schematic plan view of a further embodiment of a blank sheet metal section for the packing plate according to FIG. 5;
  • FIG. 15 shows a schematic plan view of a further embodiment of a blank sheet metal section for the packing plate according to FIG. 5;
  • FIG. 16 shows a schematic plan view of another embodiment of a blank sheet metal section for the packing plate according to FIG. 5;
  • FIG. 17 shows a schematic plan view of a further embodiment of a blank sheet metal section for the packing plate according to FIG. 5;
  • FIG. 18 shows a schematic plan view of a further embodiment of a blank sheet metal section for the packing plate according to FIG. 5;
  • FIG. 17 shows a schematic plan view of a further embodiment of a blank sheet metal section for the packing plate according to FIG. 5;
  • FIG. 18 shows a schematic plan view of a further embodiment of a blank sheet metal section for the packing plate according to FIG. 5;
  • FIG. 19 shows a schematic plan view of a further embodiment of a blank sheet metal section for the packing plate according to FIG. 5;
  • FIG. 20 shows a schematic plan view of another embodiment of a blank sheet metal section for the packing plate according to FIG. 5;
  • FIG. 21 shows a schematic plan view of a further embodiment of a blank sheet metal section for the packing plate according to FIG. 5; FIG. and
  • FIG. 22 shows in a schematic plan view a further embodiment of a blank sheet metal section for the packing sheet according to FIG. 5.
  • identical or functionally identical elements are the same
  • Fig. 1 shows a highly simplified schematic sectional view of an embodiment of a mass transfer column 1.
  • the mass transfer column 1 may be a rectification or air separation column.
  • rectification is meant a thermal separation process which is an extension of the distillation or a series connection of many distillation steps.
  • the advantages of rectification are that the plant can be operated continuously and that the separation effect is many times higher than that of distillation, since the vapor is in countercurrent contact with the liquid several times in succession.
  • the Mass transfer column 1 thus operates energetically more favorable, technically less expensive and space-saving than a series connection of
  • the mass transfer column 1 comprises a container 2, which is a cylindrical
  • the container 2 may for example be made of an aluminum material or a steel material. Preferably, the container 2 is made of an aluminum material.
  • the container 2 is cylindrically constructed around a symmetry or center axis M2.
  • the container 2 may for example have a height of 30,000 to 50,000 mm.
  • the container 2 may have a circular or approximately circular, for example an oval, cross-section.
  • the container 2 is preferably constructed of many container sections or jacket sections, which are materially connected to one another.
  • the container sections may also be referred to as container sections, jacket sections or jacket sections.
  • the center axis M2 is vertical in the orientation of FIG. H. in
  • a plurality of stacked packages 3 is arranged, of which in Fig. 1, however, only one is shown.
  • the package 3 is a so-called ordered or structured package.
  • metal fabric or metal sheets folded and / or wound so that it comes to an intensive steering of the steam and the liquid and the associated intensive contact both.
  • the package 3 can have a plurality of ordered or structured packing disks 4 to 8, which are arranged one above the other. This is a first
  • Packing disk 4 is arranged under a second packing disk 5, wherein the second packing disk 5 rests on the first packing disk 4. Furthermore, a third packing disk 6 lies on the second packing disk 5, a fourth
  • the packing disks 4 to 8 may also be referred to as packing layers or packing layers.
  • Such packing disks 4 to 8 consist of thin, corrugated and / or perforated metal plates or wire nets.
  • the design of packing discs 4 to 8 ensures an optimum exchange between the different phases (liquid / gaseous or liquid / liquid) with minimal pressure resistance.
  • the number of packing disks 4 to 8 per pack 3 is arbitrary.
  • the packing disks 4 to 8 are made of vertically arranged first
  • Packing sheets 10 (Fig. 2), in particular made of corrugated aluminum sheets.
  • the packing disks 4 to 8 form due to their structure
  • Air components can condense.
  • the first air components can condense.
  • the first air components can condense.
  • the first air components can condense.
  • the first air components can condense.
  • Packing sheets 10 have a thickness of 0.1 mm.
  • the packing disks 4 to 8 are not segmented. That is, the package disks 4-8 are not divided into individual package packages.
  • Each packing disk 4 to 8 may, for example, have a thickness of 100 to 500 mm.
  • the package 3 may thus have a height H3 of, for example, 1,000 to 7,000 mm.
  • a circumferential packing collar or sealing collar 9 can be provided between the container 2 and the packing 3 or between the container 2 and each packing disk 4 to 8, a circumferential packing collar or sealing collar 9 can be provided.
  • the sealing collar 9 is optional and thus dispensable.
  • Fig. 2 shows a schematic perspective view of a part of a
  • the first packing sheet 10 includes a
  • Sheet metal section 1 1 The sheet metal section 1 1 of the first packing sheet 10 has
  • Wave crests 12 extending first direction R1 alternate.
  • the center axis M2 and the first direction R1 clamp a first angle ⁇ .
  • the first angle ⁇ is for example between 20 and 70 °, 30 and 60 ° or 40 and 50 °,
  • the first packing sheet 10 may also be net or lattice.
  • the first packing sheet 10 is preferably made of an aluminum mini umtechnikstoff and may, as already mentioned, have a thickness of 0.1 mm. To make the first
  • Packing disk 4 is a plurality of such first packing sheets 10th stacked.
  • the second, third, fourth and fifth packing disk 5, 6, 7, 8 are constructed analogously, for example.
  • Fig. 3 shows a schematic perspective view of the first packing disk 4 and the second packing disk 5 in a stacking the same, wherein the first packing disk 4 and the second packing disk 5 are shown spaced from each other. When installed, the second is located
  • Packing disk 4 comprises a plurality of the first packing sheets 10.
  • a respective first packing sheet 10 has an end face 14.
  • the front side 14 is an upper end side, so that a sum of the end faces 14 forms an upper side 15 of the first packing disk 4.
  • the top 15 is the first
  • Packing disk 4 a bottom 16 of the second packing disk 5 faces.
  • the bottom 16 of the second packing disk 5 is made of a variety
  • End faces 17 of second packing sheets 18 of the second packing disk 5 are formed.
  • the end face 17 forms a lower end face of the second
  • the second packing disk 5 is rotated by, for example, 90 ° about the center axis M2 relative to the first packing disk 4.
  • FIG. 4 shows a schematic perspective view of the first packing disk 4 with a single second packing sheet 18, which is arranged on the first packing disk 4.
  • the other second packing sheets 18 are not shown to illustrate the positional relationship. It can be seen that the end face 17 of the second packing plate 18 on a plurality of end faces 14 of the first
  • Packing plates 10 rests.
  • the second packing plate 18 is crossed over to the first packing sheets 10.
  • 5 shows a first packing sheet 10 in a schematic perspective view.
  • the end face 14 of the first packing sheet 10 includes a plurality of first deformation members 19 which form a non-deformed state before stacking the first packing disk 4 and the second packing disk 5 and a deformed state after forming the first packing disk 4 and the second packing disk 5
  • the end face 14 touches a plurality of end faces 17 of the second packing sheets 18 by means of the first deformation elements 19. Such touching means that a contact point 23 (FIG. 9) is formed between the first packing sheet 10 and the second packing sheet 18.
  • the first deformation elements 19 are termein Kirby-R2 (also referred to as the direction of projection).
  • the second direction R2 and the first direction R1 include a second angle ⁇ .
  • the second angle ⁇ is 90 °.
  • the second angle ⁇ can also be between 20 and 90 °.
  • Fig. 6 shows a schematic perspective view of a section Vl-Vl of Fig. 5. It can be seen that the first deformation elements 19 in the
  • corrugation of the respective first deformation element 19 For example, be referred to as corrugation of the respective first deformation element 19.
  • the primary shaft and the corrugation of the first deformation element 19 represent different corrugations.
  • FIG. 7 shows a schematic side view of the first deformation element 19 with a wave crest 20, as shown in FIG. 6.
  • the first deformation element 19 has a connection cross section 21 to the sheet metal section 11.
  • the connection cross section 21 can only be regarded as a fictitious limit cross section, since the first deformation element 19 is connected to the sheet metal section 11 in the form of a single piece of material.
  • the first deformation element 19 has the wave crest 20, wherein in the deformed state a height H of the Wellenbergs 20 is greater than in the undeformed state.
  • the height H extends in a third direction R3, which is perpendicular to the second direction R2. Consequently, when the first deformation member 19 is moved from the
  • the first deformation element 19 may be present in the undeformed state as a cuboid, which protrudes from the sheet metal portion 1 1, wherein the wave peak 20 is formed only when moving in the deformed state.
  • the first deformation element 19 in the non-deformed state when viewed from the side may have a rectangular geometry.
  • the first deformation element 19 does not necessarily have to be present as a cuboid, but can also be formed from the third direction R3 (plan view) triangular, parallelogram or trapezoidal.
  • FIG. 8 shows a further embodiment of the deformation element 19 in a schematic side view.
  • the first deformation element 19 in the deformed state (shown in phantom), the first deformation element 19 is bent around the connection cross section 21 of the first deformation element 19 with the sheet metal section 11. Bending can also be referred to as bending over.
  • the bending of the first deformation element 19 takes place about a fourth direction R4 which is perpendicular to the second direction R2 and to the third direction R3.
  • the first deformation element 19 can not be bent relative to the sheet-metal section 11, so that the sheet-metal section 11 and the deformation element 19 are flat when viewed from a side view.
  • Deformation element 19 in the deformed state becomes the first
  • the first deformation element 19 bent by a bending angle ⁇ relative to the sheet metal portion 1 1.
  • the first deformation element 19 may already have a bending angle ⁇ relative to the sheet metal section 11 in the undeformed state. In this case, the bending angle ⁇ is increased in the deformation in the deformed state.
  • the first deformation element 19 can also be curved during such a movement.
  • a curvature may also be present even before the dispensing, wherein the curvature is increased when being brought into the deformed state, so that a radius of curvature (not shown) is reduced.
  • the first deformation element 19 with a wave crest 20th (As shown in Fig. 7) is bent by a bending angle ⁇ about the connection cross-section 21.
  • the first deformation elements 19 can also be designed as spring elements. For example, the movement of the first deformation element 19 into the deformed state takes place predominantly elastically. Alternatively or additionally, a plastic deformation can take place during the movement.
  • the spring elements may be formed, for example, as leaf springs. Viewed from the direction R3 (top view), the first deformation elements 19 each have a rectangular, triangular, trapezoidal or
  • Connection cross-section 21 limited. 9 shows an interaction of the first deformation element 19 with a second deformation element 22 in a schematic side view.
  • Deformation element 22 is rotated in a common plane. However, since the first packing sheets 10 and the second packing sheets 18 can be arranged crossed, the deformation elements 19, 22 are preferably twisted relative to one another, so that the corresponding wave peaks 20 are oriented in different directions.
  • the end face 17 of the second packing sheet 18 comprises a plurality of second deformation elements 22 which form a non-deformed prior to the stacking of the first packing disk 4 and the second packing disk 5
  • FIG. 9 shows the first deformation element 19 and the second deformation element 22 in the deformed state, that is to say after the first packing disk 4 and the second one are arranged one on top of the other
  • the first deformation element 19 and the second deformation element 22 are configured identically.
  • the two deformation elements 19, 22 are designed like the first deformation element 19 shown in FIG.
  • the second deformation elements 22 are formed on the end face 17 of the second packing disk 5 (as shown in FIG. 3).
  • the deformation elements 19, 22 could be configured as shown in FIG. 8.
  • the first deformation element 19 as shown in Fig. 7 and the second deformation element 22 as shown in Fig. 8 is configured. This would cooperate with two differently configured deformation elements 19, 22. It is understood that due to the crossed arrangement of the first packing sheets 10 and the second packing sheets 18, only the deformation elements 19, 22 cooperate, which are arranged directly above one another.
  • a first packing disk 4 having a plurality of first packing sheets 10 is provided, which comprise a plurality of first deformation elements 19 at their respective end faces 14.
  • undeformed state can be brought into a deformed state for forming a plurality of contact pads 23 between the first package sheets 10 and the second package sheets 19.
  • step S1 when the first packing disk 4 is provided for forming the first deformation elements 19, a respective blank plate 24 (FIG. 11) is provided with indentations 25 (FIG. 11) or recesses 26 (FIG. 13). Subsequently, the respective blank sheet 24 for forming the wave peaks 12 and troughs 13, which alternate along the direction perpendicular to the wave crests 12 extending first direction R1, transformed. In a next step, after the forming, the cutting to the first packing sheets 10 can take place. Subsequently, the first packing sheets 10 are stacked to the first packing disk 4.
  • FIGS. 11 to 22 show various embodiments of the blank sheet 24 before forming to form the peaks 12 and troughs 13 in a plan view.
  • Fig. 1 1 shows the blank sheet 24 with cuts 25 on its end face 27.
  • the incisions 25 are perpendicular to the end face 27.
  • the cuts 25 have an identical length L, so viewed in a plan rectangular first deformation elements 19 are formed.
  • FIG. 12 shows notches 25 which do not run perpendicular to the end face 27 but are arranged at an angle ⁇ to the end face 27.
  • the angle ⁇ is between 30 and 85 °, 45 and 80 ° or 50 and 65 °.
  • Fig. 13 shows, in contrast to Fig. 1 1, the blank sheet 24 with recesses 26 instead of the incisions 25.
  • the recesses 26 are formed on the end face 27.
  • the recesses 26 seen in a plan view of a rectangular, in particular, quadratformige geometry. Between two rectangular recesses 26 each have a rectangular deformation element 19 is formed.
  • Fig. 14 shows, in contrast to Fig. 13, the recess 26 and first
  • Deformation elements 19 with rounded corners and / or edges.
  • FIG. 15 shows the blank sheet 24 with trapezoidal shape
  • Recesses 26 Between two trapezoidal recesses 26, a triangular, tapered first deformation element 19 is formed.
  • Fig. 16 shows, in contrast to Fig. 15, the blank sheet 24 with trapezoidal
  • FIG. 17 shows triangular-shaped recesses 26. Furthermore, the triangular-shaped first deformation elements 19 have a smaller distance from one another.
  • FIG. 18 shows, in contrast to FIG. 17, triangular recesses 26 with a rounded geometry. Furthermore, the first deformation elements 19 are rounded at their tips.
  • Fig. 19 shows, in contrast to Fig. 17 triangular recesses 26 which are further spaced from each other. This will be trapezoidal
  • FIG. 20 shows triangular recesses 26 with a rounded contour. Furthermore, the trapezoidal deformation elements 19 on rounded corners.
  • FIG. 21 shows trapezoidal recesses 26.
  • FIG. 22 shows the trapezoidal deformation element 19 and trapezoidal recesses 26 with rounded corners and / or edges.
  • Deformation elements 22 are produced in exactly the same way as the first ones

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Abstract

Eine Packung (3) für eine Stoffaustauschkolonne (1), mit einer ersten Packungsscheibe (4), umfassend eine Vielzahl an ersten Packungsblechen (10), und einer zweiten Packungsscheibe (5), umfassend eine Vielzahl an zweiten Packungsblechen (18), wobei die erste Packungsscheibe (4) und die zweite Packungsscheibe (5) aufeinander angeordnet sind, wobei eine jeweilige Stirnseite (14) der ersten Packungsbleche (10) eine Vielzahl an ersten Deformationselementen (19) umfasst, die vor einem Aufeinanderanordnen der ersten Packungsscheibe (4) und der zweiten Packungsscheibe (5) einen nichtdeformierten Zustand und nach dem Aufeinanderanordnen der ersten Packungsscheibe (4) und der zweiten Packungsscheibe (5) einen deformierten Zustand zum Ausbilden einer Vielzahl an Kontaktstellen (23) zwischen den ersten Packungsblechen (10) und den zweiten Packungsblechen (18) aufweisen, wobei die ersten Packungsbleche (10) jeweils einen Blechabschnitt (11) umfassen, wobei die ersten Deformationselemente (19) materialeinstückig an dem jeweiligen Blechabschnitt (11) angeformt sind, und wobei die ersten Deformationselemente (19) von dem Blechabschnitt (11) abragen.

Description

Beschreibung
Packung für eine Stoffaustauschkolonne und Verfahren zum Herstellen einer Packung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Packung für eine Stoffaustauschkolonne.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Packung für eine Stoffaustauschkolonne.
Mithilfe von Stoffaustauschkolonnen, wie Rektifikations- oder Luftzerlegungssäulen, ist es möglich, verflüssigte Luft in ihre Bestandteile zu zerlegen. Eine derartige
Stoffaustauschkolonne weist einen zylinderförmigen Behälter auf, in dem sogenannte Packungen angeordnet sind. Hierbei wird zwischen ungeordneten und geordneten Packungen unterschieden. Ungeordnete Packungen sind Schüttungen aus definiert geformten Körpern, wie Ringen, Zylindern, Sattelkörpern oder dergleichen. Im
Gegensatz hierzu werden bei geordneten Packungen Metallgewebe oder Bleche so gefaltet und/oder gewickelt, dass es zu einer intensiven Lenkung des Dampfes und der Flüssigkeit und damit verbundenem intensivem Kontakt beider kommt. Bei geordneten Packungen werden mehrere Packungsscheiben aufeinandergestapelt. Die
Packungsscheiben sind jeweils wiederum aus einer Vielzahl an
aufeinandergestapelten Packungsblechen aufgebaut. Packungsbleche können aus einem Endlos-Blechband mit einer bestimmten Breite mithilfe einer Umformmaschine gewellt und anschließend in bestimmte Längen zugeschnitten werden. Aus derartigen Packungsblechen gefertigte Packungsscheiben können aufeinander angeordnet werden. Meist werden die Packungsscheiben derart ausgerichtet, dass die Packungsbleche überkreuzt angeordnet sind. Betrachtet man ein einzelnes Packungsblech auf der darunterliegenden Packungsscheibe, so sollte dieses Packungsblech eine Vielzahl der darunterliegenden Packungsbleche der darunterliegenden Packungsscheibe berühren. Aufgrund von Fertigungstoleranzen kommt es jedoch vor, dass das Packungsblech lediglich zwei darunterliegende
Packungsbleche berührt, das heißt, dass aufgrund der hohen Steifigkeit der
Packungsbleche lediglich ein Zweipunktkontakt entsteht. Dies hat zur Folge, dass es zu Störungen der ablaufenden Flüssigkeit in der Packung und zu einer sogenannten Maldistribution (Ungleichverteilung) kommt. Dadurch kann sich der Wirkungsgrad der gesamten Stoffaustauschkolonne verringern. Die WO 03/008092 A1 zeigt eine Packung mit mehreren parallel zueinander angeordneten Packungsblechen. Die Packung weist einen oberen Randbereich sowie einen dazwischenliegenden Hauptbereich auf, welcher eine schräg verlaufende Wellung aufweist, wobei sich die Wellungen benachbarter Packungsbleche kreuzen. Ein Teil der Packungsbleche in dem oberen Randbereich weist in Richtung der oberen Packungsblechkante abwechselnd erste und zweite Zonen auf. In den ersten Zonen setzen sich die Wellungen aus dem Hauptbereich unverändert in dem Randbereich fort. Dabei ist der hydraulische Widerstand der Packung in den zweiten Zonen geringer als in dem Hauptbereich.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte Packung für eine Stoffaustauschkolonne zur Verfügung zu stellen. Demgemäß wird eine Packung für eine Stoffaustauschkolonne vorgeschlagen. Die Packung weist eine erste Packungsscheibe, umfassend eine Vielzahl an ersten Packungsblechen, und eine zweite Packungsscheibe, umfassend eine Vielzahl an zweiten Packungsblechen, auf. Die erste Packungsscheibe und die zweite
Packungsscheibe sind aufeinander angeordnet. Eine jeweilige Stirnseite der ersten Packungsbleche umfasst eine Vielzahl an ersten Deformationselementen. Die ersten Deformationselemente weisen vor einem Aufeinanderanordnen der ersten
Packungsscheibe und der zweiten Packungsscheibe einen nichtdeformierten Zustand und nach dem Aufeinanderanordnen der ersten Packungsscheibe und der zweiten Packungsscheibe einen deformierten Zustand zum Ausbilden einer Vielzahl an Kontaktstellen zwischen den ersten Packungsblechen und den zweiten
Packungsblechen auf. Die ersten Packungsbleche umfassen jeweils einen
Blechabschnitt, wobei die ersten Deformationselemente materialeinstückig an dem jeweiligen Blechabschnitt angeformt sind, und wobei die ersten Deformationselemente von dem Blechabschnitt abragen.
Indem die ersten Deformationselemente aufgrund einer Gewichtskraft der ersten Packungsscheibe oder der zweiten Packungsscheibe nachgeben (bzw. sich deformieren), kann sichergestellt werden, dass ein erstes Packungsblech an seiner Stirnseite eine Vielzahl an zweiten Packungsblechen der zweiten Packung berührt. Mit anderen Worten wird die Widerstandsfähigkeit an der Stirnseite der ersten Packungsbleche mittels Vorsehen der ersten Deformationselemente abgesenkt. Damit kann ein lediglicher Zweipunktkontakt verhindert werden. Folglich können
Flüssigkeitsablaufstörungen an den Übergängen zwischen zwei Packungsscheiben reduziert werden. Weiterhin wird der Wirkungsgrad der Packung erhöht. Außerdem können die zulässigen Fertigungstoleranzen der Packungsbleche vergrößert werden und dadurch Kosten eingespart werden.
Die Deformationselemente sind von dem nichtdeform ierten Zustand in den
deformierten Zustand verbringbar. Dafür sind die Deformationselemente dazu eingerichtet, bei dem Aufeinanderanordnen der ersten Packungsscheibe und der zweiten Packungsscheibe sich derart zu deformieren, dass die ersten
Deformationselemente die Vielzahl an Kontaktstellen zwischen den ersten
Packungsblechen und den zweiten Packungsblechen bilden. Bei dem
Aufeinanderanordnen der ersten Packungsscheibe und der zweiten Packungsscheibe kommt es aufgrund der Gewichtskraft zu einer Kompression der
Deformationselemente. Die Deformationselemente sind dazu eingerichtet, sich bei einem Aufeinanderanordnen der ersten Packung und der zweiten Packung elastisch und/oder plastisch zu deformieren. Das Deformieren ist beispielsweise ein Stauchen. Vorzugsweise werden die Deformationselemente um 10 bis 70%, 20 bis 60% oder 30 bis 50% ihrer Länge elastisch und/oder plastisch gestaucht oder federn um 0,5 bis 20%, 2 bis 15% oder 5 bis 10% ihrer Länge elastisch ein. Um das Deformieren der Deformationselemente zu bewirken, kann eine zusätzliche Kraft zu der Gewichtskraft der darüberliegenden Packungsscheiben temporär aufgewendet werden. Es versteht sich, dass lediglich die ersten Deformationselemente in den deformierten Zustand verbracht werden, die entsprechend auch Berührungspunkte zu den zweiten
Packungsblechen ausbilden, das heißt die restlichen ersten Deformationselemente bleiben im nichtdeformierten Zustand.
Gemäß einer Ausführungsform ist bei dem Aufeinanderanordnen der ersten
Packungsscheibe und der zweiten Packungsscheibe die Vielzahl der ersten
Packungsbleche überkreuzt zu der Vielzahl der zweiten Packungsbleche angeordnet. Die jeweilige Stirnseite der ersten Packungsbleche berührt jedes der direkt darunter- oder darüberliegenden zweiten Packungsbleche mithilfe der ersten
Deformationselemente. Die ersten Deformationselemente, die die zweiten Packungsbleche berühren, sind derart weich ausgestaltet, dass die ersten Deformationselemente, die die zweiten Packungsbleche berühren, aufgrund der von oben drückenden Gewichtskraft deformierbar sind. Damit kann sichergestellt werden, dass eine maximale Anzahl an Übergängen zwischen der ersten Packungsscheibe und der zweiten Packungsscheibe gebildet werden.
Die ersten Packungsbleche umfassen jeweils einen Blechabschnitt. Dabei sind die ersten Deformationselemente materialeinstückig an dem jeweiligen Blechabschnitt angeformt.
Die ersten Deformationselemente ragen von dem Blechabschnitt ab. Dies hat den Vorteil, dass keine Fügeverfahren angewendet werden müssen. Weiterhin müssen keine zusätzlichen oder unterschiedlichen Materialien verwendet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist in dem deformierten Zustand ein jeweiliges erstes Deformationselement um einen Anbindungsquerschnitt desselben mit dem Blechabschnitt gebogen. „Anbindungsquerschnitt" meint vorliegend einen fiktiven Grenzquerschnitt zwischen dem Blechabschnitt und einem jeweiligen Deformationselement. Vorzugsweise ist im nichtdeformierten Zustand ein Winkel zwischen dem Blechabschnitt (bzw. einer Haupterstreckungsebenen des Blechabschnitts) und einem jeweiligen ersten
Deformationselement (bzw. einer Richtung, in die ein jeweiliges erstes
Deformationselement von dem Blechabschnitt abragt) 0°. Entsprechend entsteht ein Winkel größer als 0° beim Verbiegen des ersten Deformationselementes um den Anbindungsquerschnitt. Beispielsweise weist das erste Deformationselement im deformierten Zustand eine Krümmung auf. Vorzugsweise weist das erste
Deformationselement auch im nichtdeformierten Zustand eine Krümmung auf.
Beispielsweise kann ein Krümmen eines jeweiligen ersten Deformationselements bei dem Verbringen in den deformierten Zustand desselben mittels einer elastischen und/oder plastischen Verformung erfolgen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das erste Deformationselement in dem nichtdeformierten Zustand relativ zu dem Blechabschnitt um einen Biegewinkel gebogen. Dabei ist in dem deformierten Zustand der Biegewinkel vergrößert. Somit ist das erste Deformationselement im nichtdeformierten Zustand beispielsweise vorgebogen. Mittels des Verbringens des ersten Deformationselements in den deformierten Zustand wird das erste Deformationselement weiter gebogen. Dabei können zwei aufeinanderfolgende erste Deformationselemente im nichtdeformierten Zustand entlang der jeweiligen Stirnseite des ersten Packungsblechs in
unterschiedliche Richtungen vorgebogen sein, das heißt, dass die ersten
Deformationselemente entlang dieser Stirnseite alternierend mit einem positiven und negativen Winkel relativ zu dem Blechabschnitt vorgebogen sind.
In einer weiteren Ausführungsform weist das erste Deformationselement in dem nichtdeformierten Zustand einen Wellenberg auf. Weiterhin ist in dem deformierten Zustand eine Höhe des Wellenbergs größer als in dem nichtdeformierten Zustand.
Somit wird der Wellenberg während des Verbringens des ersten Deformationselements von dem nichtdeformierten Zustand in den deformierten Zustand gestaucht.
Beispielsweise weist das erste Deformationselement im nichtdeformierten Zustand zwei, drei oder eine Vielzahl an Wellenbergen auf. Entsprechend wechseln sich dann Wellenberge und Wellentäler entlang einer Wellrichtung ab. Eine derartige Wellrichtung verläuft beispielsweise senkrecht zu den Wellenbergen. Die Wellrichtung kann auch als Abragrichtung eines jeweiligen ersten Deformationselements gesehen werden. Bei dem Verbringen des ersten Deformationselements von dem nichtdeformierten Zustand in den deformierten Zustand kann zusätzlich zu dem Stauchen des Wellenbergs (oder der Wellenberge) eine Biegung um den Biegewinkel zwischen dem Blechabschnitt und dem jeweiligen ersten Deformationselement erfolgen. In einer weiteren Ausführungsform weist der Blechabschnitt des jeweiligen ersten
Packungsblechs Wellenberge und Wellentäler auf, die sich entlang einer senkrecht zu den Wellenbergen verlaufenden ersten Richtung abwechseln.
Die Wellenberge und Wellentäler des Blechabschnitts können beispielsweise als Primärwelle bezeichnet werden. Weiterhin sind die Wellenberge des Blechabschnitts beispielsweise abgerundet oder laufen spitz zu. Die erste Richtung und die
Wellrichtung des Deformationselements spannen einen Winkel auf. Dieser Winkel beträgt beispielsweise zwischen 10 und 90°, 20 und 80°, 30 und 70° oder 50 und 60°. In einer weiteren Ausführungsform sind die ersten Deformationselemente jeweils rechteckförmig, dreieckförmig, trapezförmig oder parallelogrammförmig ausgestaltet.
Diese Formen der ersten Deformationselemente ergeben sich bei einer Betrachtung des ersten Packungsblechs in einer Aufsicht. Dabei wird die Form eines jeweiligen ersten Deformationselements durch eine Außenkontur des Deformationselements und den Anbindungsquerschnitt zum Blechabschnitt begrenzt. Eine derartige
Formbetrachtung erfolgt vorzugsweise in dem nichtdeformierten Zustand der ersten Deformationselemente. In einer weiteren Ausführungsform sind die ersten Deformationselemente als erste Federelemente ausgebildet.
Entsprechend erfolgt bei dem Verbringen des ersten Deformationselements von dem nichtdeformierten Zustand in den deformierten Zustand ein Einfedern. Das Einfedern erfolgt im Wesentlichen elastisch, wobei auch geringe plastische Anteile vorliegen können. Mithilfe der Auslegung der Federelemente, insbesondere einer jeweiligen Federkonstante, kann entsprechend das Ausbilden der Vielzahl an Kontaktstellen gesteuert werden. Beispielsweise sind die ersten Federelemente der ersten
Packungsscheibe, die Kontaktstellen zu der zweiten Packungsscheibe ausbilden, parallel geschaltet.
In einer weiteren Ausführungsform sind die ersten Federelemente als Blattfedern ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass eine eindeutige Wirkungsweise des Federelements gewährleistet ist. Weiterhin können die Blattfedern mit geringem Aufwand bereitgestellt werden.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst eine jeweilige Stirnseite der zweiten Packungsbleche eine Vielzahl an zweiten Deformationselementen, die vor dem Aufeinanderanordnen der ersten Packungsscheibe und der zweiten Packungsscheibe einen nichtdeform ierten Zustand und nach dem Aufeinanderanordnen der ersten Packungsscheibe und der zweiten Packungsscheibe einen deformierten Zustand zum Ausbilden einer Vielzahl an Kontaktstellen zwischen den ersten Packungsblechen und den zweiten Packungsblechen aufweisen.
Entsprechend sind die zweiten Deformationselemente dazu eingerichtet, sich bei dem Aufeinanderanordnen der ersten Packungsscheibe und der zweiten Packungsscheibe derart zu deformieren, dass die zweiten Deformationselemente eine Vielzahl an Kontaktstellen zwischen den ersten Packungsblechen und den zweiten
Packungsblechen ausbilden. Beispielsweise sind die ersten Deformationselemente und die zweiten Deformationselemente einander zugewandt. Vorzugsweise sind die ersten Deformationselemente und die zweiten Deformationselemente dazu eingerichtet, bei dem Aufeinanderanordnen der ersten Packungsscheibe und der zweiten
Packungsscheibe zusammenzuwirken und sich zu deformieren. Beispielsweise sind die zweiten Deformationselemente von einem nichtdeformierten Zustand in einen deformierten Zustand verbringbar. Das Vorsehen der zweiten Deformationselemente erhöht weiter die Wahrscheinlichkeit des Ausbildens der Vielzahl an Kontaktstellen zwischen den ersten Packungsblechen und den zweiten Packungsblechen.
Vorzugsweise sind die zweiten Deformationselemente als zweite Federelemente ausgebildet. Ein Zusammenwirken eines ersten Federelements mit einem zweiten Federelement ist vorzugsweise eine Reihenschaltung der Federelemente.
In einer weiteren Ausführungsform sind die ersten Deformationselemente und die zweiten Deformationselemente identisch ausgestaltet.
Dies hat den Vorteil, dass die ersten Packungsbleche und die zweiten Packungsbleche in einem identischen Prozess hergestellt werden können, was zu einer
Kosteneinsparung führt. Die identische Ausgestaltung bedeutet dabei, dass
beispielsweise die ersten Deformationselemente und die zweiten
Deformationselemente in demselben Verfahren hergestellt werden.
Weiterhin wird eine Stoffaustauschkolonne mit einer Packung, wie vorstehend beschrieben, vorgeschlagen. Die Packung ist in einem Behälter der Stoffaustauschkolonne angeordnet. Die
Stoffaustauschkolonne kann mehrere Packungen umfassen, die in dem Behälter aufeinander angeordnet sein können. Außerdem wird ein Verfahren zum Herstellen einer Packung, insbesondere wie vorstehend beschrieben, für eine Stoffaustauschkolonne vorgeschlagen. Das
Verfahren umfasst folgende Schritte: a) Bereitstellen einer ersten Packungsscheibe mit einer Vielzahl an ersten Packungsblechen, die an deren jeweiligen Stirnseiten eine Vielzahl an ersten Deformationselementen umfassen, wobei die ersten
Packungsbleche jeweils einen Blechabschnitt umfassen, wobei die ersten
Deformationselemente materialeinstückig an dem jeweiligen Blechabschnitt angeformt sind, und wobei die ersten Deformationselemente von dem Blechabschnitt abragen, b) Bereitstellen einer zweiten Packungsscheibe mit einer Vielzahl an zweiten
Packungsblechen, und c) Aufeinanderanordnen der ersten Packungsscheibe und der zweiten Packungsscheibe, wobei bei dem Aufeinanderanordnen die ersten
Deformationselemente von einem nichtdeformierten Zustand in einen deformierten Zustand zum Ausbilden einer Vielzahl an Kontaktstellen zwischen den ersten
Packungsblechen und den zweiten Packungsblechen verbracht werden. Gemäß einer Ausführungsform wird bei dem Bereitstellen der ersten Packungsscheibe zum Ausbilden der ersten Deformationselemente ein jeweiliges Rohblech mit
Einschnitten oder Ausnehmungen versehen. Anschließend wird das jeweilige Rohblech zum Ausbilden von Wellenbergen und Wellentälern, die sich entlang einer senkrecht zu den Wellenbergen verlaufenden ersten Richtung abwechseln, umgeformt.
Beispielsweise erfolgt nach dem Umformen des Rohblechs ein Zuschneiden zu dem ersten Packungsblech. Weiterhin können anschließend die ersten Packungsbleche zu der ersten Packungsscheibe gestapelt werden. Vorzugsweise wird die zweite
Packungsscheibe analog hergestellt. Das Vorsehen der Einschnitte oder
Ausnehmungen vor dem Erzeugen der Wellenberge und Wellentäler hat den Vorteil, dass die Einschnitte und Ausnehmungen an einem ebenen Blech (und entsprechend an einer geraden Kante) vorgesehen werden können. Dies vereinfacht die Herstellung der Packungsbleche. Beispielsweise weisen die Ausnehmungen eine rechteckförmige, dreieckförmige, trapezförmige oder parallelogrammförmige Gestalt auf. Die Einschnitte weisen einen Einschnittwinkel zu einer Kante des Rohblechs, an der die Einschnitte vorgenommen werden, auf. Der Einschnittwinkel ist beispielsweise 90°. Alternativ kann der Einschnittwinkel auch zwischen 30 und 90°, 40 und 90°, 50 und 90° oder 60 und 90° betragen. Die für die Packung beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das Verfahren entsprechend und umgekehrt. Die Zählwörter„erstes, zweites usw.", wie beispielsweise für die Packungsbleche, Packungsscheiben oder
Deformationselemente verwendet, dienen lediglich der besseren Unterscheidbarkeit der jeweiligen Elemente und sind beliebig austauschbar.
„Ein" ist vorliegend nicht zwangsweise als beschränkend auf genau ein Element zu verstehen. Vielmehr können auch mehrere Elemente, beispielsweise zwei, drei oder mehr, vorgesehen sein. Auch jedes andere verwendete Zählwort ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Beschränkung auf genau die entsprechende Anzahl von Elementen verwirklicht sein muss. Vielmehr sind zahlenmäßige Abweichungen nach oben und nach unten möglich.
Weitere mögliche Implementierungen der Packung und/oder des Verfahrens umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale und Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Packung und/oder des Verfahrens hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Packung und/oder des
Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden
beschriebenen Ausführungsbeispiele der Packung und/oder des Verfahrens. Im Weiteren werden die Packung und/oder das Verfahren anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform einer
Stoffaustauschkolonne;
Fig. 2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Packungsblechs für eine Packung der Stoffaustauschkolonne gemäß Fig. 1 ; Fig. 3 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer ersten und zweiten Packungsscheibe für eine Packung der Stoffaustauschkolonne gemäß Fig. 1 ;
Fig. 4 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines überkreuzt zu zweiten Packungsblechen angeordneten ersten Packungsblechs;
Fig. 5 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Packungsblechs für eine Packungsscheibe gemäß Fig. 3; Fig. 6 zeigt eine schematische perspektivische Schnittansicht VI - VI aus Fig. 5;
Fig. 7 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines
Deformationselements für das Packungsblech gemäß Fig. 5; Fig. 8 zeigt eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines Deformationselements für das Packungsblech gemäß Fig. 5;
Fig. 9 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Zusammenwirkens eines ersten Deformationselements gemäß Fig. 7 mit einem zweiten Deformationselement;
Fig. 10 zeigt ein Blockschaltbild eines Verfahrens zum Herstellen einer Packung für die Stoffaustauschkolonne gemäß Fig. 1 ;
Fig. 1 1 zeigt in einer schematischen Aufsicht eine Ausführungsform eines
Rohblechabschnitts für das Packungsblech gemäß Fig. 5;
Fig. 12 zeigt in einer schematischen Aufsicht eine weitere Ausführungsform eines Rohblechabschnitts für das Packungsblech gemäß Fig. 5; Fig. 13 zeigt in einer schematischen Aufsicht eine weitere Ausführungsform eines Rohblechabschnitts für das Packungsblech gemäß Fig. 5;
Fig. 14 zeigt in einer schematischen Aufsicht eine weitere Ausführungsform
Rohblechabschnitts für das Packungsblech gemäß Fig. 5; Fig. 15 zeigt in einer schematischen Aufsicht eine weitere Ausführungsform eines Rohblechabschnitts für das Packungsblech gemäß Fig. 5;
Fig. 16 zeigt in einer schematischen Aufsicht eine weitere Ausführungsform eines Rohblechabschnitts für das Packungsblech gemäß Fig. 5;
Fig. 17 zeigt in einer schematischen Aufsicht eine weitere Ausführungsform eines Rohblechabschnitts für das Packungsblech gemäß Fig. 5; Fig. 18 zeigt in einer schematischen Aufsicht eine weitere Ausführungsform eines Rohblechabschnitts für das Packungsblech gemäß Fig. 5;
Fig. 19 zeigt in einer schematischen Aufsicht eine weitere Ausführungsform eines Rohblechabschnitts für das Packungsblech gemäß Fig. 5;
Fig. 20 zeigt in einer schematischen Aufsicht eine weitere Ausführungsform eines Rohblechabschnitts für das Packungsblech gemäß Fig. 5;
Fig. 21 zeigt in einer schematischen Aufsicht eine weitere Ausführungsform eines Rohblechabschnitts für das Packungsblech gemäß Fig. 5; und
Fig. 22 zeigt in einer schematischen Aufsicht eine weitere Ausführungsform eines Rohblechabschnitts für das Packungsblech gemäß Fig. 5. In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben
Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
Fig. 1 zeigt eine stark vereinfachte schematische Schnittansicht einer Ausführungsform einer Stoffaustauschkolonne 1. Die Stoffaustauschkolonne 1 kann eine Rektifikations- oder Luftzerlegungssäule sein. Unter Rektifikation ist ein thermisches Trenn verfahren zu verstehen, das eine Erweiterung der Destillation oder eine Hintereinanderschaltung vieler Destillationsschritte darstellt. Gegenüber der Destillation sind die Vorteile der Rektifikation, dass die Anlage kontinuierlich betrieben werden kann und dass der Trenneffekt im Vergleich zur Destillation um ein Vielfaches höher ist, da der Dampf im Gegenstrom mit der Flüssigkeit mehrfach hintereinander in Kontakt steht. Die Stoffaustauschkolonne 1 arbeitet somit energetisch günstiger, technisch weniger aufwendig und platzsparender als eine Hintereinanderschaltung von
Einfachdestillationen. Die Stoffaustauschkolonne 1 umfasst einen Behälter 2, der eine zylinderförmige
Geometrie aufweist. Der Behälter 2 kann beispielsweise aus einem Aluminiumwerkstoff oder einem Stahl Werkstoff gefertigt sein. Vorzugsweise ist der Behälter 2 aus einem Aluminiumwerkstoff gefertigt. Der Behälter 2 ist zylinderförmig um eine Symmetrieoder Mittelachse M2 aufgebaut. Der Behälter 2 kann beispielsweise eine Höhe von 30.000 bis 50.000 mm aufweisen. Der Behälter 2 kann einen kreisrunden oder annähernd kreisrunden, beispielsweise einen ovalen, Querschnitt aufweisen. Der Behälter 2 ist vorzugsweise aus vielen Behälterabschnitten oder Mantelabschnitten aufgebaut, die stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Die Behälterabschnitte können auch als Behältersektionen, Mantelsektionen oder Mantelschüsse bezeichnet werden. Die Mittelachse M2 ist in der Orientierung der Fig. 1 vertikal, d. h. in
Schwerkraftrichtung, angeordnet.
In dem Behälter 2 ist eine Vielzahl übereinandergestapelter Packungen 3 angeordnet, von denen in der Fig. 1 jedoch lediglich eine gezeigt ist. Die Packung 3 ist eine sogenannte geordnete oder strukturierte Packung. Bei derartigen Packungen 3 werden, im Gegensatz zu ungeordneten Packungen, Metallgewebe oder Metallbleche so gefaltet und/oder gewickelt, dass es zu einer intensiven Lenkung des Dampfes und der Flüssigkeit und damit verbundenem intensiven Kontakt beider kommt. Durch eine weitere Strukturierung der Oberfläche und durch die Anbringung von Löchern werden sowohl die Benetzbarkeit der Packungsoberfläche als auch der Stoffaustauschkolonne weiter erhöht.
Die Packung 3 kann eine Vielzahl geordneter oder strukturierter Packungsscheiben 4 bis 8 aufweisen, die übereinander angeordnet sind. Dabei ist eine erste
Packungsscheibe 4 unter einer zweiten Packungsscheibe 5 angeordnet, wobei die zweite Packungsscheibe 5 auf der ersten Packungsscheibe 4 aufliegt. Weiterhin liegt eine dritte Packungsscheibe 6 auf der zweiten Packungsscheibe 5, eine vierte
Packungsscheibe 7 auf der dritten Packungsscheibe 6 und eine fünfte
Packungsscheibe 8 auf der vierten Packungsscheibe 7 auf. Die Packungsscheiben 4 bis 8 können auch als Packungslagen oder Packungsschichten bezeichnet werden. Derartige Packungsscheiben 4 bis 8 bestehen aus dünnen, gewellten und/oder gelochten Metallplatten bzw. Drahtnetzen. Das Design der Packungsscheiben 4 bis 8 gewährleistet einen optimalen Austausch zwischen den unterschiedlichen Phasen (flüssig/gasförmig bzw. flüssig/flüssig) bei minimalem Druckwiderstand. Die Anzahl der Packungsscheiben 4 bis 8 pro Packung 3 ist beliebig.
Die Packungsscheiben 4 bis 8 sind aus senkrecht angeordneten ersten
Packungsblechen 10 (Fig. 2), insbesondere aus gewellten Aluminiumblechen, gefertigt. Die Packungsscheiben 4 bis 8 bilden aufgrund ihrer Struktur
Kondensationsoberflächen, an denen beispielsweise bei der Luftzerlegung
Luftbestandteile kondensieren können. Beispielsweise können die ersten
Packungsbleche 10 eine Dicke von 0,1 mm aufweisen. Die Packungsscheiben 4 bis 8 sind nicht segmentiert. D. h., die Packungsscheiben 4 bis 8 sind nicht in einzelne Packungspakete unterteilt. Jede Packungsscheibe 4 bis 8 kann beispielsweise eine Dicke von 100 bis 500 mm aufweisen. Die Packung 3 kann so eine Höhe H3 von beispielsweise 1.000 bis 7.000 mm aufweisen. Zwischen dem Behälter 2 und der Packung 3 bzw. zwischen dem Behälter 2 und jeder Packungsscheibe 4 bis 8 kann noch ein umlaufender Packungskragen oder Dichtkragen 9 vorgesehen sein. Der Dichtkragen 9 ist optional und somit verzichtbar.
Fig. 2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Teils einer
Ausführungsform des ersten Packungsblechs 10, aus einer Vielzahl dessen die erste Packungsscheibe 4 aufgebaut ist. Das erste Packungsblech 10 umfasst einen
Blechabschnitt 1 1. Der Blechabschnitt 1 1 des ersten Packungsblechs 10 weist
Wellenberge 12 und Wellentäler 13 auf, die sich entlang einer senkrecht zu den
Wellenbergen 12 verlaufenden ersten Richtung R1 abwechseln. Dabei spannen die Mittelachse M2 und die erste Richtung R1 einen ersten Winkel α auf. Der erste Winkel α beträgt beispielsweise zwischen 20 und 70°, 30 und 60° oder 40 und 50°,
insbesondere 45°. Dabei können die Wellenberge 12 und Wellentäler 13 als
Primärwelle bezeichnet werden. Zusätzlich kann das erste Packungsblech 10
Riffelungen, Lochungen, Bohrungen und/oder Durchbrüche aufweisen. Das erste Packungsblech 10 kann auch netz- oder gitterformig sein. Das erste Packungsblech 10 ist vorzugsweise aus einem Alu mini umwerkstoff gebildet und kann, wie bereits zuvor erwähnt, eine Dicke von 0,1 mm aufweisen. Zum Herstellen der ersten
Packungsscheibe 4 wird eine Vielzahl derartiger erster Packungsbleche 10 aufeinandergestapelt. Die zweite, dritte, vierte und fünfte Packungsscheibe 5, 6, 7, 8 sind beispielsweise analog aufgebaut.
Fig. 3 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht der ersten Packungsscheibe 4 und der zweiten Packungsscheibe 5 bei einem Aufeinanderanordnen derselben, wobei die erste Packungsscheibe 4 und die zweite Packungsscheibe 5 beabstandet voneinander dargestellt sind. Im eingebauten Zustand liegt die zweite
Packungsscheibe 5 direkt auf der ersten Packungsscheibe 4 auf. Die erste
Packungsscheibe 4 umfasst eine Vielzahl der ersten Packungsblechen 10. Ein jeweiliges erstes Packungsblech 10 weist eine Stirnseite 14 auf. Dabei ist die Stirnseite 14 eine obere Stirnseite, so dass eine Summe der Stirnseiten 14 eine Oberseite 15 der ersten Packungsscheibe 4 ausbildet. Dabei ist die Oberseite 15 der ersten
Packungsscheibe 4 einer Unterseite 16 der zweiten Packungsscheibe 5 zugewandt. Die Unterseite 16 der zweiten Packungsscheibe 5 wird aus einer Vielzahl an
Stirnseiten 17 von zweiten Packungsblechen 18 der zweiten Packungsscheibe 5 gebildet. Dabei bildet die Stirnseite 17 eine untere Stirnseite des zweiten
Packungsblechs 18 aus. Somit kommen bei einem Aufeinanderanordnen der ersten Packungsscheibe 4 und der zweiten Packungsscheibe 5 die Oberseite 15 und die Unterseite 16 in Kontakt. Bei dem Aufeinanderanordnen der ersten Packungsscheibe 4 und der zweiten Packungsscheibe 5 ist die Vielzahl der ersten Packungsbleche 10 überkreuzt zu der Vielzahl der zweiten Packungsbleche 18 angeordnet. Idealerweise berührt die jeweilige Stirnseite 14 der ersten Packungsbleche 10 jedes der direkt darüberliegenden zweiten Packungsbleche 18, um einen hohen Wirkungsgrad der Packung zu gewährleisten. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist die zweite Packungsscheibe 5 um beispielsweise 90° um die Mittelachse M2 relativ zu der ersten Packungsscheibe 4 verdreht.
Fig. 4 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht der ersten Packungsscheibe 4 mit einem einzigen zweiten Packungsblech 18, das auf der ersten Packungsscheibe 4 angeordnet ist. Die anderen zweiten Packungsbleche 18 sind zum verdeutlichen der Lagebeziehung nicht dargestellt. Dabei ist zu erkennen, dass die Stirnseite 17 des zweiten Packungsblechs 18 auf einer Vielzahl an Stirnseiten 14 von ersten
Packungsblechen 10 aufliegt. Damit ist das zweite Packungsblech 18 überkreuzt zu den ersten Packungsblechen 10 angeordnet. Fig. 5 zeigt ein erstes Packungsblech 10 in einer schematischen perspektivischen Ansicht. Die Stirnseite 14 des ersten Packungsblechs 10 umfasst eine Vielzahl an ersten Deformationselementen 19, die vor einem Aufeinanderanordnen der ersten Packungsscheibe 4 und der zweiten Packungsscheibe 5 einen nichtdeformierten Zustand und nach dem Aufeinanderanordnen der ersten Packungsscheibe 4 und der zweiten Packungsscheibe 5 einen deformierten Zustand zum Ausbilden einer Vielzahl an Kontaktstellen 23 (Fig. 9) zwischen dem ersten Packungsblech 10 und den zweiten Packungsblechen 18 aufweisen. Damit berührt die Stirnseite 14 mithilfe der ersten Deformationselemente 19 eine Vielzahl an Stirnseiten 17 der zweiten Packungsbleche 18. Ein derartiges Berühren bedeutet dabei, dass eine Kontaktstelle 23 (Fig. 9) zwischen dem ersten Packungsblech 10 und dem zweiten Packungsblech 18 ausgebildet wird.
Die ersten Deformationselemente 19 sind materialeinstückig an dem jeweiligen Blechabschnitt 1 1 angeformt. Dabei ragen die ersten Deformationselemente 19 im nichtdeformierten Zustand in eine zweite Richtung R2 (auch als Abragrichtung bezeichnet) von dem Blechabschnitt 1 1 ab. Die zweite Richtung R2 und die erste Richtung R1 schließen einen zweiten Winkel ß ein. Vorzugsweise beträgt der zweite Winkel ß 90°. Beispielsweise kann der zweite Winkel ß auch zwischen 20 und 90° betragen.
Fig. 6 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Schnitts Vl-Vl aus Fig. 5. Dabei ist zu erkennen, dass die ersten Deformationselemente 19 in dem
nichtdeformierten Zustand jeweils einen Wellenberg 20 aufweist. Dies kann
beispielsweise auch als Wellung des jeweiligen ersten Deformationselements 19 bezeichnet werden. Die Primärwelle und die Wellung des ersten Deformationselements 19 (Wellenberg 20) stellen dabei unterschiedliche Wellungen dar.
Fig. 7 zeigt eine schematische Seitenansicht des ersten Deformationselements 19 mit einem Wellenberg 20, wie in Fig. 6 dargestellt. Das erste Deformationselement 19 weist einen Anbindungsquerschnitt 21 zum Blechabschnitt 1 1 auf. Dabei kann der Anbindungsquerschnitt 21 lediglich als fiktiver Grenzquerschnitt betrachtet werden, da das erste Deformationselement 19 an dem Blechabschnitt 1 1 materialeinstückig angebunden ist. Das erste Deformationselement 19 weist in dem nichtdeformierten Zustand den Wellenberg 20 auf, wobei in dem deformierten Zustand eine Höhe H des Wellenbergs 20 größer ist als in dem nichtdeformierten Zustand. Die Höhe H erstreckt sich dabei in eine dritte Richtung R3, die senkrecht zur zweiten Richtung R2 verläuft. Folglich wird beim Verbringen des ersten Deformationselements 19 von dem
nichtdeformierten Zustand in den deformierten Zustand ein Stauchen des ersten Deformationselements 19, bzw. des Wellenbergs 20, bewirkt.
Alternativ kann das erste Deformationselement 19 im nichtdeformierten Zustand als Quader vorliegen, der vom Blechabschnitt 1 1 abragt, wobei erst beim Verbringen in den deformierten Zustand sich der Wellenberg 20 ausbildet. Beispielsweise kann das erste Deformationselement 19 im nichtdeformierten Zustand von der Seite betrachtet eine rechteckige Geometrie aufweisen. Dabei muss das erste Deformationselement 19 nicht zwangsweise als Quader vorliegen, sondern kann auch aus der dritten Richtung R3 betrachtet (Aufsicht) dreieckförmig, parallelogrammförmig oder trapezförmig ausgebildet sein.
Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform des Deformationselements 19 in einer schematischen Seitenansicht. Dabei wird in dem deformierten Zustand (gestrichelt dargestellt) das erste Deformationselement 19 um den Anbindungsquerschnitt 21 des ersten Deformationselements 19 mit dem Blechabschnitt 1 1 gebogen. Das Biegen kann auch als Herumbiegen bezeichnet werden. Beispielsweise erfolgt das Biegen des ersten Deformationselements 19 um eine vierte Richtung R4, die senkrecht zu der zweiten Richtung R2 und zu der dritten Richtung R3 verläuft. Im nichtdeformierten Zustand kann das erste Deformationselement 19 relativ zu dem Blechabschnitt 1 1 nicht verbogen sein, so dass der Blechabschnitt 1 1 und das Deformationselement 19 von einer Seitenansicht betrachtet eben sind. Bei dem Verbringen des ersten
Deformationselements 19 in den deformierten Zustand wird das erste
Deformationselement 19 um einen Biegewinkel γ relativ zu dem Blechabschnitt 1 1 gebogen. Alternativ kann das erste Deformationselement 19 in dem nichtdeformierten Zustand relativ zu dem Blechabschnitt 1 1 bereits einen Biegewinkel γ aufweisen. Dabei wird bei dem Verbringen in den deformierten Zustand der Biegewinkel γ vergrößert. Das erste Deformationselement 19 kann bei einem derartigen Verbringen auch gekrümmt werden. Weiterhin kann auch schon vor dem Verbringen eine Krümmung vorliegen, wobei bei dem Verbringen in den deformierten Zustand die Krümmung verstärkt wird, so dass ein Krümmungsradius (nicht gezeigt) verringert wird. Außerdem ist es auch möglich, dass das erste Deformationselement 19 mit einem Wellenberg 20 (wie in Fig. 7 dargestellt) um einen Biegewinkel γ um den Anbindungsquerschnitt 21 gebogen wird.
Die ersten Deformationselemente 19 können auch als Federelemente ausgebildet sein. Beispielsweise erfolgt das Verbringen des ersten Deformationselements 19 in den deformierten Zustand überwiegend elastisch. Alternativ oder zusätzlich kann bei dem Verbringen auch eine plastische Deformation stattfinden. Die Federelemente können beispielsweise als Blattfedern ausgebildet sein. Aus der Richtung R3 betrachtet (Aufsicht) weisen die ersten Deformationselemente 19 jeweils eine rechteckförmige, dreieckförmige, trapezförmige oder
parallelogrammförmige Gestalt auf. Dabei wird diese Gestalt durch den
Anbindungsquerschnitt 21 begrenzt. Fig. 9 zeigt ein Zusammenwirken des ersten Deformationselements 19 mit einem zweiten Deformationselement 22 in einer schematischen Seitenansicht. Aus
Veranschaulichungsgründen sind in der in Fig. 9 gezeigten Darstellung
Deformationsrichtungen des ersten Deformationselements 19 und des zweiten
Deformationselements 22 in eine gemeinsame Ebene gedreht. Da jedoch die ersten Packungsbleche 10 und die zweiten Packungsbleche 18 überkreuzt angeordnet sein können, sind die Deformationselemente 19, 22 vorzugsweise verdreht zueinander, sodass die entsprechenden Wellenberge 20 in unterschiedliche Richtungen orientiert sind. Die Stirnseite 17 des zweiten Packungsblechs 18 umfasst eine Vielzahl an zweiten Deformationselementen 22, die vor dem Aufeinanderanordnen der ersten Packungsscheibe 4 und der zweiten Packungsscheibe 5 einen nichtdeformierten
Zustand und nach dem Aufeinanderanordnen der ersten Packungsscheibe 4 und der zweiten Packungsscheibe 5 einen deformierten Zustand zum Ausbilden einer Vielzahl an Kontaktstellen 23 zwischen den ersten Packungsblechen 10 und den zweiten Packungsblechen 18 aufweisen. Fig. 9 zeigt dabei das erste Deformationselement 19 und das zweite Deformationselement 22 im deformierten Zustand, also nach dem Aufeinanderanordnen der ersten Packungsscheibe 4 und der zweiten
Packungsscheibe 5. Dabei wirken das erste Deformationselement 19 und das zweite Deformationselement 22 derart zusammen, dass beide im Vergleich zum
nichtdeformierten Zustand gestaucht sind. Das erste Deformationselement 19 und das zweite Deformationselement 22 sind identisch ausgestaltet. Die beiden Deformationselemente 19, 22 sind dabei wie das in Fig. 7 dargestellte erste Deformationselement 19 ausgestaltet. Dabei sind die zweiten Deformationselemente 22 an der Stirnseite 17 der zweiten Packungsscheibe 5 (wie in Fig. 3 dargestellt) ausgebildet. Alternativ könnten die Deformationselemente 19, 22 wie in Fig. 8 dargestellt ausgestaltet sein. Weiterhin ist es auch möglich, dass das erste Deformationselement 19 wie in Fig. 7 dargestellt und das zweite Deformationselement 22 wie in Fig. 8 dargestellt ausgestaltet ist. Damit würden zwei unterschiedlich ausgestaltete Deformationselemente 19, 22 zusammenwirken. Es versteht sich, dass aufgrund der überkreuzten Anordnung der ersten Packungsbleche 10 und der zweiten Packungsbleche 18 lediglich die Deformationselemente 19, 22 zusammenwirken, die direkt übereinander angeordnet sind.
Fig. 10 zeigt ein Blockschaltbild eines Verfahrens zum Herstellen der Packung 3 für die Stoffaustauschkolonne 1. In einem Schritt S1 wird eine erste Packungsscheibe 4 mit einer Vielzahl an ersten Packungsblechen 10 bereitgestellt, die an deren jeweiligen Stirnseiten 14 eine Vielzahl an ersten Deformationselementen 19 umfassen. In einem Schritt S2 wird eine zweite Packungsscheibe 5 mit einer Vielzahl an zweiten
Packungsblechen 18 bereitgestellt. In einem Schritt S3 wird die erste Packungsscheibe 4 und die zweite Packungsscheibe 5 aufeinander angeordnet, wobei bei dem
Aufeinanderanordnen die ersten Deformationselemente 19 von einem
nichtdeformierten Zustand in einen deformierten Zustand zum Ausbilden einer Vielzahl an Kontaktstellen 23 zwischen den ersten Packungsblechen 10 und den zweiten Packungsblechen 19 verbracht werden.
In dem Schritt S1 wird bei dem Bereitstellen der ersten Packungsscheibe 4 zum Ausbilden der ersten Deformationselemente 19 ein jeweiliges Rohblech 24 (Fig. 1 1 ) mit Einschnitten 25 (Fig. 1 1 ) oder Ausnehmungen 26 (Fig. 13) versehen. Anschließend wird das jeweilige Rohblech 24 zum Ausbilden der Wellenberge 12 und Wellentäler 13, die sich entlang der senkrecht zu den Wellenbergen 12 verlaufenden ersten Richtung R1 abwechseln, umgeformt. In einem nächsten Schritt kann nach dem Umformen das Zuschneiden zu den ersten Packungsblechen 10 erfolgen. Im Anschluss werden die ersten Packungsbleche 10 zu der ersten Packungsscheibe 4 gestapelt. Fig. 1 1 bis Fig. 22 zeigen verschiedene Ausführungsformen des Rohblechs 24 vor dem Umformen zum Ausbilden der Wellenberge 12 und Wellentäler 13 in einer Aufsicht.
Fig. 1 1 zeigt das Rohblech 24 mit Einschnitten 25 an seiner Stirnseite 27. Dabei verlaufen die Einschnitte 25 senkrecht zu der Stirnseite 27. Die Einschnitte 25 weisen eine identische Länge L auf, so dass in einer Aufsicht betrachtet rechteckförmige erste Deformationselemente 19 ausgebildet werden.
Im Unterschied zu Fig. 1 1 zeigt Fig. 12 Einschnitte 25, die nicht senkrecht zu der Stirnseite 27 verlaufen, sondern in einem Winkel δ zu der Stirnseite 27 angeordnet sind. Der Winkel δ beträgt zwischen 30 und 85°, 45 und 80° oder 50 und 65°.
Fig. 13 zeigt im Unterschied zu Fig. 1 1 das Rohblech 24 mit Ausnehmungen 26 anstelle der Einschnitte 25. Dabei sind die Ausnehmungen 26 an der Stirnseite 27 ausgebildet. Weiterhin weisen die Ausnehmungen 26 in einer Aufsicht betrachtet eine rechteckige, insbesondere, quadratformige Geometrie auf. Zwischen zwei rechteckigen Ausnehmungen 26 ist jeweils ein rechteckiges Deformationselement 19 ausgebildet.
Fig. 14 zeigt im Unterschied zu Fig. 13 die Ausnehmung 26 und erste
Deformationselemente 19 mit abgerundeten Ecken und/oder Kanten.
Im Unterschied zu Fig. 13 zeigt Fig. 15 das Rohblech 24 mit trapezförmigen
Ausnehmungen 26. Zwischen zwei trapezförmigen Ausnehmungen 26 ist ein dreieckförmiges, spitz zulaufendes erstes Deformationselement 19 ausgebildet.
Fig. 16 zeigt im Unterschied zu Fig. 15 das Rohblech 24 mit trapezförmigen
Ausnehmungen 26, die eine abgerundete Kontur aufweisen. Weiterhin sind die ersten Deformationselemente 19 an den Spitzen abgerundet. Fig. 17 zeigt im Unterschied zu Fig. 15 dreieckförmige Ausnehmungen 26. Weiterhin weisen die dreieckformigen ersten Deformationselemente 19 einen geringeren Abstand zueinander auf. Fig. 18 zeigt im Unterschied zu Fig. 17 dreieckförmige Ausnehmungen 26 mit einer abgerundeten Geometrie. Weiterhin sind die ersten Deformationselemente 19 an deren Spitzen abgerundet. Fig. 19 zeigt im Unterschied zu Fig. 17 dreieckförmige Ausnehmungen 26, die voneinander weiter beabstandet sind. Damit werden trapezförmige
Deformationselemente 19 ausgebildet.
Im Unterschied zu Fig. 19 zeigt Fig. 20 dreieckförmige Ausnehmungen 26 mit einer abgerundeten Kontur. Weiterhin weisen die trapezförmigen Deformationselemente 19 abgerundete Ecken auf.
Im Unterschied zu Fig. 19 zeigt Fig. 21 trapezförmige Ausnehmungen 26. Fig. 22 zeigt im Unterschied zu Fig. 21 das trapezförmige Deformationselement 19 und trapezförmige Ausnehmungen 26 mit abgerundeten Ecken und/oder Kanten.
Es versteht sich, dass das zweite Packungsblech 18 genauso hergestellt werden kann wie das erste Packungsblech 10. Entsprechend können die zweiten
Deformationselemente 22 genauso hergestellt werden wie die ersten
Deformationselemente 19. Entlang der Stirnseite 14, 17 können aufeinanderfolgende Deformationselemente 19, 20 im nichtdeformierten Zustand in die gleiche oder in unterschiedliche Richtungen vorgebogen sein.
Obwohl die vorliegende Erfindung vollständig anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
Verwendete Bezugszeichen
1 Stoffaustauschkolonne
2 Behälter
3 Packung
4 Packungsscheibe
5 Packungsscheibe
6 Packungsscheibe
7 Packungsscheibe
8 Packungsscheibe
9 Dichtkragen
10 Packungsblech
1 1 Blechabschnitt
12 Wellenberg
13 Wellental
14 Stirnseite
15 Oberseite
16 Unterseite
17 Stirnseite
18 Packungsblech
19 Deformationselement
20 Wellenberg
21 Anbindungsquerschnitt
22 Deformationselement
23 Kontaktstelle
24 Rohblech
25 Einschnitt
26 Ausnehmung
27 Stirnseite
51 Schritt
52 Schritt
53 Schritt
L Länge
H Höhe H3 Höhe
M2 Mittelachse
R1 Richtung
R2 Richtung
R3 Richtung
R4 Richtung α Winkel ß Winkel γ Biegewinkel δ Schnittwinkel

Claims

Patentansprüche
1. Packung (3) für eine Stoffaustauschkolonne (1 ), mit einer ersten Packungsscheibe (4), umfassend eine Vielzahl an ersten Packungsblechen (10), und einer zweiten Packungsscheibe (5), umfassend eine Vielzahl an zweiten Packungsblechen (18), wobei die erste Packungsscheibe (4) und die zweite Packungsscheibe (5) aufeinander angeordnet sind, wobei eine jeweilige Stirnseite (14) der ersten Packungsbleche (10) eine Vielzahl an ersten Deformationselementen (19) umfasst, die vor einem Aufeinanderanordnen der ersten Packungsscheibe (4) und der zweiten Packungsscheibe (5) einen nichtdeformierten Zustand und nach dem Aufeinanderanordnen der ersten Packungsscheibe (4) und der zweiten
Packungsscheibe (5) einen deformierten Zustand zum Ausbilden einer Vielzahl an Kontaktstellen (23) zwischen den ersten Packungsblechen (10) und den zweiten Packungsblechen (18) aufweisen, wobei die ersten Packungsbleche (10) jeweils einen Blechabschnitt (1 1 ) umfassen, wobei die ersten Deformationselemente (19) materialeinstückig an dem jeweiligen Blechabschnitt (1 1 ) angeformt sind, und wobei die ersten Deformationselemente (19) von dem Blechabschnitt (1 1 ) abragen.
2. Packung nach Anspruch 1 , wobei bei dem Aufeinanderanordnen der ersten
Packungsscheibe (4) und der zweiten Packungsscheibe (5) die Vielzahl der ersten
Packungsbleche (10) überkreuzt zu der Vielzahl der zweiten Packungsbleche (18) angeordnet ist, wobei die jeweilige Stirnseite (14) der ersten Packungsbleche (10) jedes der direkt darunter- oder darüberliegenden zweiten Packungsbleche (18) mithilfe der ersten Deformationselemente (19) berührt.
3. Packung nach Anspruch 1 oder 2, wobei in dem deformierten Zustand ein
jeweiliges erstes Deformationselement (19) um einen Anbindungsquerschnitt (21 ) desselben mit dem Blechabschnitt (1 1 ) gebogen ist. 4. Packung nach Anspruch 3, wobei das erste Deformationselement (19) in dem nichtdeformierten Zustand relativ zu dem Blechabschnitt (1 1 ) um einen
Biegewinkel (γ) gebogen ist, und wobei in dem deformierten Zustand der
Biegewinkel (γ) vergrößert ist. Packung nach einem der Ansprüche 1 - 4, wobei das erste Deformationselement (19) in dem nichtdeformierten Zustand einen Wellenberg (20) aufweist, und wobei in dem deformierten Zustand eine Höhe (H) des Wellenbergs (20) größer ist als in dem nichtdeformierten Zustand.
Packung nach einem der Ansprüche 1 - 5, wobei der Blechabschnitt (1 1 ) des jeweiligen ersten Packungsblechs (10) Wellenberge (12) und Wellentäler (13) aufweist, die sich entlang einer senkrecht zu den Wellenbergen (12) verlaufenden ersten Richtung (R1 ) abwechseln.
Packung nach einem der Ansprüche 1 - 6, wobei die ersten Deformationselemente (19) jeweils rechteckförmig, dreieckförmig, trapezförmig oder
parallelogrammförmig ausgestaltet sind.
Packung nach einem der Ansprüche 1 - 7, wobei die ersten Deformationselemente (19) als Federelemente ausgebildet sind.
9. Packung nach Anspruch 8, wobei die Federelemente als Blattfedern ausgebildet sind.
10. Packung nach einem der Ansprüche 1 - 9, wobei eine jeweilige Stirnseite (17) der zweiten Packungsbleche (18) eine Vielzahl an zweiten Deformationselementen (22) umfasst, die vor dem Aufeinanderanordnen der ersten Packungsscheibe (4) und der zweiten Packungsscheibe (5) einen nichtdeformierten Zustand und nach dem Aufeinanderanordnen der ersten Packungsscheibe (4) und der zweiten Packungsscheibe (5) einen deformierten Zustand zum Ausbilden einer Vielzahl an Kontaktstellen (23) zwischen den ersten Packungsblechen (10) und den zweiten Packungsblechen (18) aufweisen.
Packung nach Anspruch 10, wobei die ersten Deformationselemente (19) und d zweiten Deformationselemente (22) identisch ausgestaltet sind.
12. Stoffaustauschkolonne (1 ) mit einer Packung (3) nach einem der Ansprüche 1 - 1 1.
13. Verfahren zum Herstellen einer Packung (3), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 - 1 1 , für eine Stoffaustauschkolonne (1 ), mit den Schritten:
a) Bereitstellen (S1 ) einer ersten Packungsscheibe (4) mit einer Vielzahl an ersten Packungsblechen (10), die an deren jeweiligen Stirnseiten (14) eine Vielzahl an ersten Deformationselementen (19) umfassen, wobei die ersten Packungsbleche
(10) jeweils einen Blechabschnitt (1 1 ) umfassen, wobei die ersten
Deformationselemente (19) materialeinstückig an dem jeweiligen Blechabschnitt
(1 1 ) angeformt sind, und wobei die ersten Deformationselemente (19) von dem Blechabschnitt (1 1 ) abragen,
b) Bereitstellen (S2) einer zweiten Packungsscheibe (5) mit einer Vielzahl an zweiten Packungsblechen (18), und
c) Aufeinanderanordnen (S3) der ersten Packungsscheibe (4) und der zweiten Packungsscheibe (5), wobei bei dem Aufeinanderanordnen die ersten
Deformationselemente (19) von einem nichtdeformierten Zustand in einen deformierten Zustand zum Ausbilden einer Vielzahl an Kontaktstellen (23) zwischen den ersten Packungsblechen (10) und den zweiten Packungsblechen (19) verbracht werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei bei dem Bereitstellen (S1 ) der ersten
Packungsscheibe (4) zum Ausbilden der ersten Deformationselemente (19) ein jeweiliges Rohblech (24) mit Einschnitten (25) oder Ausnehmungen (26) versehen wird und wobei anschließend das jeweilige Rohblech (24) zum Ausbilden von Wellenbergen (12) und Wellentälern (13), die sich entlang einer senkrecht zu den Wellenbergen (12) verlaufenden ersten Richtung (R1 ) abwechseln, umgeformt wird.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5632934A (en) * 1994-10-04 1997-05-27 Praxair Technology, Inc. Packing with improved capacity for rectification systems
WO2003008092A1 (de) 2001-07-14 2003-01-30 Linde Aktiengesellschaft Geordnete packung für den stoff- und wärmeaustausch
EP1464390A1 (de) * 2003-03-31 2004-10-06 Air Products And Chemicals, Inc. Übereinanderstellung von strukturierten Packungselementen
FR2915111A1 (fr) * 2007-04-18 2008-10-24 Air Liquide Colonne d'echange de matiere et/ou de chaleur a garnissages structures.

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