(57)【要約】本発明の目的は、質量または熱の伝達プロセスが起こる塔形ユニットに用いられる充填要素である。塔内を流れる流体間に最大有効接触を与え、塔の上部と下部の間の圧力差をできるだけ低く保つ充填要素を提供することである。本発明は、縁領域を一つの方向へ変形させ、かつ反対方向に突出するアーチを形成するように前記縁領域の軸方向に内側にある領域を変形させることによって周辺にアーチが形成され、軸方向にある開口を備えた多角形の基本形を有する新規な改良型の充填要素を提供する。このような充填要素は、都合の良いことに単純な切断と打ち抜き操作を用いて形成することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の平面内にあって、３乃至６のコーナーを有する多角形の形を有するシートの形の充填要素であって、第１のグループのシートの各々のコーナーの間にある間隔を置いた周辺ストリップが、第１の平面と平行な第２の平面内に少なくともいくつかのアーチの頂点のあるアーチ型の構造を形成するように第１の方向に変形されて、シートから第１の方向内に取り除かれ、第２のグループの平行ストリップが第１のグループ内の対応するストリップと数が等しく平行であるが、各ストリップは第１のグループの対応するストリップから半径方向に内方へずらされていて、各ストリップは、第１の方向に正反対の第２の方向に第１の平面から変形されて、第１の平面と平行の第３の平面内にある少なくともいくつかの頂点を有するアーチを形成し、軸方向の中心開口がシート内に形成されて、大体円形の周辺を形成されている充填要素。
【請求項２】
多角形が正三角形である請求項１に記載の充填要素。
【請求項３】
第２のグループの平行ストリップ内のストリップは、それらから形成されるアーチが第１のグループのストリップ内のストリップから形成されるものより小さくなるように、各々第１のグループのストリップの隣接したストリップより短い請求項１に記載の充填要素。
【請求項４】
軸方向の中心開口は、周辺によって輪郭を決められて、前記第１の方向に前記周辺部から複数のタングが垂れ下がっている請求項１に記載の充填要素。
【請求項５】
開口がシートの少なくともいくつかのコーナーに隣接して設けられ、各開口は、周辺部によって画成されて、第１の方向に周辺からぶら下がった複数のタングを有する請求項１に記載の充填要素。
【請求項６】
シートが金属、プラスチックまたはセラミックから選ばれた材料から作られる請求項１に記載の充填要素。
【請求項７】
材料がステンレス鋼である請求項６に記載の充填要素。
【請求項８】
充填要素を作る方法で、
ａ）３乃至６のコーナーを備え、シートに垂直な軸のまわりに対称な多角形のシートを用意する工程、
ｂ）第１のグループの切り目線を切り込んで、前記切り目線の各々が前記シートに隣接し、平行でかつシートから等距離にあって、各々がシートの縁と１本の切り目線の間に第１のグループのストリップを形成する工程、
ｃ）第２のグループの切り目線を切り込んで、前記切り目線の各々が前記第１のグループの切り目線の線の１本に隣接し、平行でかつその線から等距離にあって、第１のグループのストリップに平行な第２のグループのストリップを形成する工程、
ｄ） シートの軸から放射状に伸びる等しい長さの一群の切り目線を切り込む工程、
ｅ）アーチを形成するために縁と第１の切り目線の間のシートの辺を第一の方向に変形させるようにシートに圧力を加える工程、
ｆ）アーチを形成するために前記第１の方向に正反対の方向に第１と第２の切り目線の間のストリップを変形させる工程、
および、
ｇ）シートにある開口の周辺から第１の方向に突出している複数の垂れ下がっているタングを形成するようにシートの軸から半径方向に切られた切れ目線の隣接した線の間のシートの部分を曲げる工程
を含む充填要素を作る方法。
【請求項６】
多角形が正三角形の形を有する請求項８に記載の方法。
【請求項７】
第１の方向内にぶら下がったタングを有する開口は、シートの各コーナーに隣接し形成されている請求項８に記載の方法。
【請求項８】
要素を作る材料が金属である請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
本発明はランダムまたはダンプト（ｄｕｍｐｅｄ）充填と呼ばれることの多い型の充填要素に関する。そのような充填は、質量または熱の伝達プロセスが起こる塔形ユニットを満たすために用いられる。充填の目的は、塔内を流れる流体間に最大有効接触を与えることである。液体がストリームの形ではなく薄膜または小さい液滴の形で塔を流れ落ちるとき、最高効率が達成される。効率を最大にするための鍵となるもう一つの要因は、塔の上部と下部の間の圧力差をできるだけ低く保つことである。これを確実にするためには、充填要素は、流れに対する抵抗ができるだけ小さくなければならない。これは、非常に開放的な構造によって促進されるが、一つの充填要素の諸部分が第２の要素のスペースの中に入り込んでいるように、塔内の諸要素が互いに嵌り合っている場合、開放構造体だけでは用途が限られたものになる。したがって、各要素の設計が各要素の互いに嵌り合う傾向を最小化することが重要である。
【０００２】
要素の中に９５％を超えるオープンスペースを与え、しかもなお、オープンスペースを減らす各要素のネスティングに耐え、充填材で満たされた塔の中の流体の均一な流れと乱流混合を促進する充填要素のための新しい設計を発見した。
この設計は、必要な場合、充填要素をつぶれとネスティングに耐える非常に開放的な形にするのに、金属の平らなシートから単純な動作で打ち抜きできる利点を備えている。しかし、この形は、プラスチックまたはセラミックから作ることができる。
【０００３】
本発明の説明
本発明は、第１の平面内に置かれ、３乃至６のコーナーを有する多角形の形を有する基本シート材料の形になっている充填要素であって、シートの各コーナー間にある第１のグループの間隔を置いた周辺ストリップが第１の平面に平行な第２の平面内に少なくともいくつかのアーチの頂点のあるアーチ型の構造を形成するように第１の方向に変形されて、第１の方向にシートから取り除かれ、第２のグループの平行ストリップが第１のグループ内の対応するストリップに数が等しく平行しているが、各々が第１のグループの対応しているストリップから半径方向に内方へずらされていて、各ストリップは、第１の平面から第１の方向に大体反対である第２の方向に変形されて、少なくともいくつかが第１の平面に平行な第３の平面内にある頂点を有するアーチを形成し、そして、シートに形成されて周辺が大体円形になっている軸方向に中心にある開口がある充填要素を提供する。
【０００４】
アーチは、シートと一体であって、あとでシートから機械的に変形されるストリップを形成するようにシートを切断することによって形成できる。代わりとして、アーチは同じ構造を形成するために基本シートに溶接されるかまたは接着されてもよいが、これは現在の技術を使用しているあまり簡単でない製作手順である。形成されたアーチは、第１の平面の上下にほぼ伸びているとして説明することができるが、各アーチの平面は、第１の平面に直角である必要はなく、実際に、これがそうでないことが好まれることが多い。このために、内側の組のストリップの変形の方向は、外側の組のストリップが変形した第１の方向から「大体反対である」として記載されている。しかし、これは、二つのグループのアーチの頂点が第１の平面の異なる側にあることが必要であるということだけを意味している。
【０００５】
充填要素が構成される基本シートは、等しい長さの辺を備えて軸方向に対称であるのが好ましい。等しい長さの辺の好ましい数は３である。好適な構造において、アーチを形成する部分である第２のグループの平行ストリップの各々の長さは、第１のグループのストリップの対応する隣接ストリップより短い。したがって、第２の組のストリップから形成されたアーチは、第１の組のストリップから形成されたものより小さいのが好ましい。また、各グループ内のアーチが事実上同じ大きさで、一つのグループ内の全てのアーチの頂点が第１の平面に平行でその平面からずらされている同じ平面内にあるようになっているのが好ましい。
【０００６】
軸方向にある開口は、一つの周辺によって形を定められて、第１の方向にその周辺から突出するタング部材を備えているのが好ましい。
【０００７】
また、大体円形の周辺の形に形成された数開口が多角形のシートのコーナーの少なくともいくつかのコーナーに隣接して置かれるのが好ましい。これらはまた、コーナー開口の周辺から第１の方向に垂れ下がるタングを備えている。
【０００８】
軸方向とコーナーにある両開口の周辺から第１の方向に垂れ下がっているタングは、三角形であるのが好ましく、三角形は等辺であるかまたは開口の周辺に最短辺がある二等辺三角形であるのが最も好ましい。
【０００９】
タングは、ストリームの流れを一連の滴に分解する優れた手段となるだけでなく、タングはまたそれらを通過するガス流内に乱流を発生して、対向流流体間の接触の効率を非常に高める。
【００１０】
本願明細書において記載されている形が特に効果的であるのは、それらが非常に低い圧力降下を確実にしている９５％を超える内部オープンスペースを有すると同時に、圧力のかかった状態でネスティングと変形に耐えるからである。
【００１１】
充填要素は金属で作られるのが好ましく、これはステンレス鋼のような腐食性の環境に耐えることができる金属であるのが好ましい。この設計のため、非常に頑丈で有効な充填要素を達成しながら、なお、体積及び重量を軽減する比較的薄いゲージの金属を使用することが可能である。しかし、プラスチックおよび場合によってはセラミックが使用される予想環境に従ってより好ましい材料があるであろうことを認識すべきである。
【００１２】
本発明は更に、本発明による充填要素の製作のためのプロセスを含み、前記プロセスは、
ａ）３から６のコーナーを有し、垂直軸の周りに対称な形の金属の多角形のシートを用意する工程、
ｂ）第１のグループの切り目線を切り込んで、前記きり目線の各々が前記シートに隣接し、平行でかつシートの辺の一つから等距離にあって、各々がシートの縁と一本の切り目線の間に第１のグループのストリップを形成する工程、
ｃ）第２のグループの切り目線を切り込んで、前記きり目線の各々が前記第１のグループの切り目線の線の１本に隣接し、平行でかつその線から等距離にあって、第１のグループのストリップに平行な第２のグループのストリップを形成する工程、
ｄ） シートの軸から放射状に伸びる等しい長さの一群の切り目線を切り込む工程、
ｅ）アーチを形成するために縁と第１の切り目線の間のシートの辺を第一の方向に変形させるようにシートに圧力を加える工程、
ｆ）アーチを形成するために前記第１の方向に正反対の方向に第１と第２の切り目線の間のストリップを変形させる工程、
および、
ｇ）シートにある開口の周辺から第１の方向に突出している複数の垂れ下がっているタングを形成するようにシートの軸から半径方向に切られた切れ目線の隣接した線の間のシートの部分を曲げる工程
を含む。
【００１３】
好ましいプロセスにおいて、多角形のシートの各々のコーナーが各コーナーに隣接する位置から放射状に出ている等しい長さの切り目線のパターンを備え、隣接した半径方向の切り目線の間のシートの部分は、開口がその周辺から第１の方向に垂れ下がっている三角形タングの円を形成されるように、第１の方向に曲げられている。
【００１４】
好ましい実施例の説明
次に、本発明を図面に示された実施態様に関して詳しく説明する。多くのわずかな変形態様を本発明の基本的精神から逸脱することなく作ることができるだろうことが容易に認められるので、これは本発明の範囲おけるどんな必要な限定をも意味すると考えていない。
【００１５】
図面は、３箇所のコーナー（２）を有する三角形充填要素（１）を示す。シートの各々の三つの縁に沿ってストリップがアーチ（３）を形成するように下向きに変形されていて、各アーチは事実上同じ寸法のものである。外側のアーチ形のストリップ（３）の軸方向に内方にあるシートの部分は外側のストリップに対して正反対の方向に変形され、内側部分（４）はシートの元の平面の中へ戻るように、第１の方向に変形されて、３本のアーチ（５）を残す。シートの軸方向に中心部分は、周辺からタング（７）が第１の方向に垂れ下がっているほぼ円形の開口（６）を備えている。シートのコーナーの各々に隣接して、開口（８）は各開口の周辺のまわりから第１の方向に突出したタング（９）を形成されている。
Ｕ字形の断面が変形に対する強さの度合を高めるので、アーチ型の部材（３と５）はＵ字形の断面で形成されている。
【００１６】
第２の方向への変形によって形成されたアーチが第１の方向への変形によって形成されたものより小さいということがあるが、各グループ内のアーチの各々の頂点は、同じ平面内に位置する。
【図面の簡単な説明】
【図１】三角形要素のコーナーが直接見える本発明の充填要素の斜視図である。
【図２】、今度は要素の側面のうちの一つの中間点が直接見える図１に示されるのと同じ要素を示す側面図である。
【図１】
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【図２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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