PACKING TO BE FITTED IN COLUMNS, APPARATUSES OR TUBES USED IN ENGINEERING

Abstract: 1. Packing for incorporation into columns, equipment or tubes through which material flows, for the purpose of rectification and absorption, which has a large number of coiled strips which are arranged parallel to one another and to the main direction of flow and are connected to one another by connecting elements which, compared with the coiled strips, are narrow and are arranged perpendicular to these strips, characterized in that the connecting elements are in the form of crosswise-dividing elements (4, 5) which consist of wire gauze or sheet metal or threads or wires lying side by side individually, in pairs or in groups and which are woven or connected mechanically, by welding, soldering or by adhesion, with the coiled strips (1).

Description: Packung zum Einbau in Kolonnen, Apparate bz. Rohre j der Verfahrenstechnik Die Erfindung betrifft eine Packung zum Einbau in durch- strömte Kolonnen, Apparate bzw Rohre zum Zweck der Rek- tifikation, Absorption, Mischung, Wärmeübertragung bz°. Partikel- und Tropfenabscheidung. Die Elemente der DE2- kung bestehen aus schraubenförmig gewendelten Streifen. Aus der Literatur ist eine Vielzahl von Packungen als Kolonneneinbauten bekannt: 1 Rektifikation und Absorption Für diese Zwecke werden neben völlig ungeordneten Schüttungen Gestrickpakete, geschichtete oder ge rollte Einbauten aus Blech, Draht- und Kunststofr- gewebe verwendet, die entweder durch Abstanashalte- oder durch die Struktur des verwendeten Materials (Knik kung, herausgebogene Laschen) Zwischenräume aufweisen, durch die das Gas hindurchtreten kann. Ferner wurde eine aus locker nebeneinander liegenden, schwach gewendelten Blechstreifen (Ganghöhe grösser als das 3,5-fache der Streifenbreite) bestehende Packung beschrieben iyvgl. R. Zarzycki, Zestyty Naukowe Poli techniki Lodzkiej, Inzynieria Chemizna Nr. 159 (1973), S. 103 bis 119 oder A. Selecki und B. Tyminski, Inzynie ria Chemiczna II, 4, 653 (1972)2. Das Problem des gleichmässigen Zusammenbaus dieser Packung ohne grö ssere Leerrkume wurde anscheinend noch nicht gelöst, so dass diese Packung keine Anwendung in grösseren Ko lonnen fand. Bei den meisten bekannten Packungen liegt eine nur mässi ge Trennleistung vor (kaum mehr als 3, häufig sogar nicht mehr als 2 theoretische Böden pro Meter Packungs höhe), die vermutlich durch ungenügende Quermischung zumindest einer Phase, starke Empfindlichkeit gegen ungleichmässige Anfangsverteilung der Flüssigkeit oder Streuung des lokalen Gas- oder Flüssigkeitsdurchsatzes über den Kolonnenquerschnitt verursacht wird. Bei den wenigen im Handel befindlichen Packungen mit hoher spezifischer Trennstufenzahl stört der relativ hohe Druckverlust, die meist nicht allzugrosse Durchsatz leistung und der hohe Preis. 2. Mischtechnik In der Mischtechnik sind hintereinander angeordnete Misch mdeln oder Packungen bekannt, die aus geschichteten vielfach geknickten Blechen bestehen. Ein Nachteil der Mischwendeln liegt darin, dass zur Erzielung ei ner ausreichenden Homogenität sehr grosse Baulängen (vor allem bei grossen Rohrquerschnitten) benötigt werden. Bei den für Mischzwecke verwendeten Packungen ist von Nachteil, dass in einheitlich ge schichtetenPaketen eine Mischrichtung bevorzugt wird und ausserdem ein erheblicher Druckverlust vorhanden ist. 3 aDscheidetechnik In der Abscheidetechnik sind Gestrickpackete, sowie -Packungen aus gewellten oder geknickten Blechen, z.T. mit zusätzlich angebrachten Abscheide- oder Fltssig- keitsableitblechen (sog. Lamellenabscheider) üblich. Gestrickpackete neigen bei hohem Tropfenanteil zum Fluten, bei Feststoffpartikeln zum Verstopfen. In Lamellenabscheidern herkömmlicher Bauart findet eine mehrfache Umlenkung des Gasstromes statt. Diese Um lenkungen wirken jedoch bezüglich der Abscheidung nicht kumulierend, sondern gegeneinander, so dass Tropfen oder Teilchen, die bei der-ersten Umlenkung nicht abgeschieden werden, auch bei den weiteren Um lenkungen kaum auf die Abscheideflächen treffen. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Packung zu entwickeln, die mit geringen Modifikationen für die Rek tifikation, Absorption, Mischung, Wärmeübertragung und Abscheidung von Partikeln aus Gas strömen gleichermassen verwendbar und damit relativ universell ist, bei geringem Druckabfall, kurzer Baulänge und hoher Belastbarkeit eine hervorragende Trenn-, Misch- bzw. Abscheideleistung auf weist, und dennoch - zumindest für eine Hochleistn:iSpacciin einen relativ niedrigen Fertigungs- und Materialaufwand erfordert und einen-problemlosen Zusammenbau ermöglicht. Dies wird mit einer Packung mit einer Vielzahl gewendelter Streifen erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die gewendelten Streifen direkt oder durch Verbindungselemente zwischen benachbarten Streifen mechanisch miteinander verbunden sind und eine regelmässige Anordnung bilden. Um eine gute Querverteilung zu erreichen, sollten die Streifen möglichst eng gewendelt sein. Vorzugsweise wir;d das Verhältnis von 180 0-Ganghöhe h zu Streifenbreite b kleiner als 3,5, nach Möglichkeit sogar kleiner als 2,5 gewählt. Insbesondere für die Rektifikation, Absorption und Tropfenbzw. Partikelabscheidung sind die gewendelten Streifen parallel zueinander und parallel zur Hauptströmungsrichtung (Kolonnenachse) angeordnet. Für die Rektifikation und Absorption wird die regelmässige Anordnung der Wendelstreifen vorzugsweise durch Verbindungselemente erreicht, welche zugleich der Querverteilung der Flüssigkeit dienen. Diese Verbindungselemente bestehen vorteilhaft aus im Vergleich zu den gewendelten Streifen schmalen Streifen aus Drahtgewebe oder Blech oder einzelnen, paar- oder gruppenweise nebeneinander liegenden Fäden oder Drähten, welche senkrecht zu den gewendelten Streifen (d.h. vertikal) verlaufen und mit diesen verwebt oder durch Schweissung, Lötung oder Klebung verbunden sind. Durch diese Verbindung entstehen Bahnen bzw.- Lagen regelmäss nebeneinander liegender gewen delter'Streifen mit konstanter Länge pro Wendelung, welche zum Zusammenbau der Packung entweder zu einer Spirale aufgerollt oder als ebene Flächen aneinandergeschichtet werden. Insbesondere im Fall der einphasigen Durchströmung der Packung, also z.B. bei der Verwendung als Mischer oder Wärmetauscher, kann die regelmässige Anordnung der gewendelten Streifen vorteilhaft auch ohne Verbindungselemente durch Schweissung, Lötung oder Klebung an den Berthrungs- punkten erreicht werden. Bei einer anderen Ausführung der Packung, die für den Ein- bau in Tropfen- bzw. Partikelabscheider bestimmt ist, sind die Verbindungselemente als Abscheideflächen in Form von profilierten Platten, Wellblechplatten, Drahtgewebeflächen oder Fasermatten ausgebildet. Bei einer für die Rektifikation und Absorption daneben aber auch für die Mischung und Wärmeübertragung besonders gut geeigneten Ausführungsfonm sind abwechselnd Bahnen (Lagen) links und rechts gewendelter Streifen so aneinandergeschichtet, dass die Wendelflächen benachbarter Bahnen ineinandergreifen. Dadurch entsteht nicht nur eine viel dichtere Packung als beim Aneinander schichten gleichsinnig gewendelter Bahnen Es wird auch der Stoffund WErmeUDergang und -guertransport wesentlich verbessert Durch diese abwechselnde Aneinanderschichtung von Bahnen aus linkssinnig und rechtssinnig gewendelten Streifen entsteht eine schachbrettartige Anordnung, bei der mit Ausnahme der am Rand befindlichen gewendelten Streifen jeder Streifen nächstbenachbart zu 4 ungleichsinnig gewendelten Streifen liegt und daneben noch von 4 gleichsinnig gewendelten berührt wird. In den Fällen, in denen es sich um eine einphasige Durch- strömung handelt, können die Bahnen aus miteinander verbundenen gewendelten Streifen auch senkrecht zur Rohrachse geschichtet sein. Dabei ist die Ausrichtung der Streifen in jeder Lage parallel. Sie braucht aber nicht unbedingt parallel zur Ausrichtung in der nächsten Lage zu sein. Die gewendelten Streifen bestehen vorzugsweise aus einem Drahtgewebe oder aus gelochten, geschlitzten oder ef- geschnittenen Blechstreifen. Besonders gut ist ein Drah gewebe geeignet, das unter 20 bis 70 , vorzugsweise unter 45 zur Gewebestruktur geschnitten ist. Bei einem Vergleich mit Packungen nach dem Stand der Technik hat sich herausgestellt, dass die erfindungsgemässe Packung hinsichtlich der wichtigen Beurteilungskriterien Trennleistung (z.B. theoretische Bodenzahl pro Packungshöhe bei der Rektifikation von Testgemischen), Druckverlust pro Packungshöhe, Durchsatzleistung pro Fläche, Herstellungskosten und Einsetzbarkeit in industriellen Kolonnen in mindestens einem Punkt aeutlich günstiger abschneidet. Im einzelnen ergeben sich folgende Vorteile: 1. Universelle Verwendbarkeit Mit geringen Modifikationen lässt sich die Packung so wohl als statischer Mischer, Einbau zur Verbesserung des Wärmeübergangs, Füllkörper für Rektifikation und Absorption als auch als Tropfen- oder Partikelabschei der verwenden. 2. Verwendung als statischer Mischer Es findet eine häufige Strömungsaufteilung und Mischung mit benachbarten Strömen statt. Wegen der fast kon stanten Querschnittsfläche der Strömungskanäle ist der Druckverlust gering. Die z.B. bei den bekannten statischen Mischern mit hintereinander angeordneten, um 900 versetzten Drallelementen erzielten Strömungs auf teilungen und -umlenkungen werden hier durch die nebeneinanderliegenden Elemente erreicht. Dadurch wird insbesondere in Apparaten mit grösserem Durchmesser eine wesentlich kürzere Baulänge bei gleicher Misch güte erreicht. Im Gegensatz zu den aus geschichteten, vielfach geknickten Blechen bestehenden Mischern gibt es keine bevorzugte Mischrichtung. Die ineinander greifenden gewendelten Streifen mischen nach allen Richtungen gleichmässig. 3. Verwendung als Einsatz zur Verbesserung des Wärme quertransports Wegen der Analogie von Stoff- und Wärmetransport treffen die Vorteile der zum Mischen eingesetzten Packung auch für die Verwendung beim Wµrmequertrans- port zu, 4. Verwendung als Füllkörper in Rektifikations- und Ah sorptionskolonnen Aus folgenden Gründen wird eine hohe Trennleistung pro Packungshöhe erzielt: Die regelmässige Anordnung der gewendelten Streifen (Figur 1-3) ergibt eine grosse Zahl gleich grosser Gas kanäle, so dass kaum eine gasseitige Maldistribution auftritt. Flüssigkeitsseitige Maldistribution und Bach bildung werden durch die waagerecht verlaufenden Ver bindungselemente, die bei geeigneter Ausführung eine sehr gute Querverteilung bewirken, weitgehend ver hindert. Die gleichmässige Flüssigkeitsaufgabe ist daher weniger kritisch als bei vielen anderen Packungen. Die negativen Auswirkungen eventuell dennoch auftre tender ungleichmässiger Strömungen werden durch die hervorragenden Quermischungseigenschaften in der Gas phase, die in der schachbrettartigen Ausführung mit abwechselnd links- und rechtssinnig gewendelten Ele menten besonders ausgeprägt sind, stark verringert. Diese Ausführung weist ausserdem durch die ineinander greifenden Wendelflächen eine besonders häufige Er neuerung der gasseitigen Grenzschicht und daher einen hohen gasseitigen Stoff- und Wärmeübergangskoeffizien- ten auf. Da die Packung keine durchgehenden, senk rechten Kanäle aufweist, führt eventuell auftretende Tropfenablösung kaum zum Trennwirkungsverlust. Durch die regelmässige Anordnung liegt, insbesondere bei der schachbrettartigen Ausführung, eine sehr dich te Anordnung, d.h. eine grosse spezifische Oberfläche vor. Bei 15 mm Streifenbreite erqeben sich z.B. über 300 m2/m3 Packungsvolumen, bei 10 mm Streifenbreite über 450 m2/m3. Dies ist ebenfalls ein Grund für die hohe Trennleistung der Packung. Insbesondere bei Ver wendung von unter 450 geschnittenen Gewebestreifen und waagerecht verlaufenden kapillarwirkungsaktiven Ver bindungselementen, z.B. paar- oder gruppenweise ne beneinanderliegenden Drähten, ergeben sich auch mit Geweben, die nach dem Stand der Technik nicht selbst benetzend sein sollten, hervorragende Benetzungseigen schaften. 5. Verwendung als Tropfen- bzw. Feststoffabscheider Die hier als Zentrifugalkraftabscheider wirkende Pak kung kann sowohl im Gas-Flüssigkeits-Gleichstrom wie auch -Gegenstrom wie auch Kreuzstrom betrieben werden. Bei Verwendung als Feststoffabscheider ist eine Be rieselung vorteilhaft. Die zur Erzielung eines be stimmten Grenzpartikeldurchmessers (Partikelgrösse, welche z.B. zu 50 % abgeschieden wird) erforderlichen Druckverluste sind niedriger als bei bekannten Lamel lenabscheidern. Die zulässige Flüssigkeitsbelastung des Gasstroms ist höher als bei Gestrick- oder Faser packungen-und der Aufwand niedriger als bei Zyklon abscheidern, zumindest dann, wenn es sich um grössere Gasmengen handelt. 6. Zusammenbau und Stabilität Durch die Verbindung benachbarter gewendelter Strei fen zu relativ steifen Bahnen kann der Zusammenbau der Packung ähnlich einfach erfolgen wie bei den be kannten, im Handel befindlichen Gewebepackungen. Es wird z.B. entweder durch Aufrollen der Bahn auf einen Kern eine spiralförmige Packung hergestellt oder eine geschichtete Packung durch Nebeneinandersetzen von auf die erforderliche Länge geschnittenen Bahnstücken erzeugt. Zur Erzielung der schachbrettartigen Anord nung werden dazu abwechselnd Bahnen aus rechts- und linkssinnig gewendelten Elementen verwendet. Die Stabilität der so erzeugten Packung ist so hoch, dass sie begehbar ist, was für den Einbau in grossen Kolonnen sehr vorteilhaft ist. Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 einen gewendelten Streifen aus Gewebematerial in perspektivischer Darstellung; Figur 2 einen linkssinnig gewendelten Streifen (Auf reib); Figur 3 einen rechtssinnig gewendelten Streifen (Auf riss); Figur 4 eine Bahn, die durch Zusammenfügen einer Viel zahl von gewendelten Streifen gebildet ist; Figur 5 eine alternative Ausführung einer Bahn von gewendelten Streifen; Figur 6 eine Packung mit einer schachbrettartigen An ordnung der gewendelten Streifen in Draufsicht; Ficr 7 einen Seitenriss der Packung gemäss Figur 6; Figur 8 a-d waagerechte Schnitte durch die Packung an den Stellen A, B, C, D in Figur 7; Figur 9 bis 11 verschiedene Ausführungen einer für die Partikel abscheidung geeigneten Packung mit Abscheide flächen, Figur 12 a-b Grundriss (12a))und Seitenriss (12b)) einer für die Mischung und Wärmeübertragung geeigneten modifizierten Packung und Figur 13 a-e verschiedene Streifenformen vor der Wendelung. Der schraubenförmig gewendelte Streifen 1 gemäss Figur 1 wurde lurch Verdrillung eines rechteckförmigen Drahtgewebestreifens 2 um die Längsachse hergestellt. Es werde gefunden, dass die Verdrillung leichter vonstatten geht, wenn der Drahtgewebestreifen nicht parallel zu den Drähter sor,dern unter einem Winkel von 20 bis 700, z.B. 450, geschnitten ist. Die Maschenweite kann in weiten Grenzen variiert werden und beträgt z.B. 0,2 mm. Die Draht etErke liegt im Bereich von 0,1 bis 0,3 mm. Die mit der Verdrillung einhergehende Stauchung der achsennahen Be- zinke und Dehnung der Randzonen führt in diesem Fall nur zu einer Deformation der Maschen. Im Gegensatz dazu stösst die kontinuierliche Wendelung eines durchgehenden kompakten Blechstreifens auf erhebliche fertigungstechnische Schwierigkeiten. In Figur 2 ist ein linkssinnig und in Figur 3 ein rechtsinnig gewendelter Streifen 1 dargestellt. Die Streifen breite b liegt für die Rektifikation, die Absorption und Tropfenabscheidung zwischen 8 und 30 mm, während für die Mischung und Wärmeübertragung in grossen Apparaturen auch bis zu 80 mm breite Streifen vorteilhaft eingesetzt werden können. Es hat sich gezeigt, daR die Wirksamkeit der gewendelten Streifen 1 von dem Verhältnis 1800-Ganghöhe h zu Streifenbreite b abhängt. Oberhalb von h/b = 3,5 lässt die Wirksamkeit deutlich nach. Vorzugsweise wird h:b sogar = 2,5 gewählt. Gemäss Figur 4 sind 8 gewendelte Streifen 1 achsenpara le; nebeneinander angeordnet. Eine derart regelmässige Anordnung wird hier definitionsgemäss als Bahn 3 bezeichnet. Die Wendeln 1 berühren sich mit ihren Aussenflächen und sind durch horizontale Drähte 4 miteinander fest verbunden. Die Drähte 4 sind hier als Kettfäden durch das Gewebematerial der Wendeln 1 gefädelt. Anstelle von Drähte ten können auch schmale Gewebe- oder Blechstreifen als Verbindungselemente Verwendung finden. Die Streifen bzw. Drahtstärke beträgt 0,1 - 2 mm. Es ist nicht unbedingt erforderlich, dass pro 180 0-Wendelung ein Verbindungselement eingesetzt wird. So kann z.B. auch nur bei jeder zweiten oder dritten oder vierten Wendelung ein Verbindungselement eingebaut sein. Figur 5 zeigt einen Ausschnitt aus einer Bahn 3, bei der die Verbindungselemente aus Blechstreifen 5 bestehen, die in den Punkten P mit den Wendeln 1 durch Punktschwei ssung verbunden sind. Figur 6 zeigt eine Packung in Draufsicht, die durch eine regelmässige parallele Anordnung von Bahnen 3 gebildet wird. Die gewendelten Streifen 1 sind hier schachbrettartig angeordnet. Benachbarte Bahnen sind ungleichsinnig gewendelt und so aneinandergeschichtet, dass die Wendelflächen ineinandergreifen, d.h. dass für ungleichsinnig gewendelte benachbarte Streifen die Kreise, welche die Grundrissproj ektion der schraubenlinienförmig verlaufenden Steifenränder darstellen, einander überlappen. Die erste Bahn besteht hier nur aus linkssinnigen Wendeln 11, die zweite aus den 4 rechtssinnigen Wendeln 12 und die dritte Bahn aus den 5 linkssinnigen Wendeln 13. In der Rohrmitte erreicht die Wendel zahl pro Bahn ihr Maximum (7) und nimmt dann zur gegenüberliegenden Seite hin wieder ab. Auf diese Weise erhält die Packung näherungsweise einen kreisförmigen Querschnitt. Man erkennt, dass bei dieser Anordnung zumindest in der Nähe der Rohrachse jeder gewendelte Streifen 1 symmetrisch von 4 gegensinnig gewendelten Streifen als nächsten Nachbarn umgeben wird und daneben in etwas grösserer Entfernung noch von 4 gleichsinnig gewendelten Streifen berührt wird. Aufgrund dieser Geometrie und bei der Verwendung von Drahtgewebe als Ausgangsmaterial für die Wendelstreifen kann auch am Rand der Packung noch eine relativ lückenlose Ausfüllung des kreisförmigen Kolonnenquerschnitts erzielt werden. In Figur 7 ist eine Aufrissprojektion der Packung gemäss Figur 6 dargestellt, die man erhält, wenn man in Figur 6 eine Blickrichtung von 450 wählt. Man erkenn die Schichtung und die gegenseitige Durchdringung der Wendeln. In den Figuren 8a-d sind horizontale Schnitte an den Stellen A, B, C, D durch die Packung gemäss Figur 7 gezeigt. Der Schnitt A erfolgt genau in Höhe der Verbindungsdrahte 4, die die Wendeln einer Bahn 3 miteinander mechanisch verbinden. Die in Figur 8 a ersichtlochen leichten Versetzungen längs eines Verbindungsdrahtes 4 kommen durch die Verwebung zustande. Die Figuren 8 und 8c entsprechen Schnitten durch die Packung an Stellen, die etwas unterhalb der Ebene des Verbindungsdrahtes 4 liegen. Figur 8 d entspricht einem Horizontalschnitt durch eine Ebene, die um eine halbe Ganghöhe h gegenüber dem Schnitt A versetzt ist. Fasst man die Wendeln 1 als Leitflächen für die herabrieselnde Flüssigkeit auf, so wird aus den Schnittfiguren deutlich, dass die Richtung der Flüssigkeitsströmung von oben nach unten ständig wechselt. An den Berühungspunkten der Wendeln und an den Verbindungsdrähten 4 erfolgt eine intensive Querverteilung der Flüssigkeit. Die Flüssigkeit verzweigt sich schon nach relativ kurzer Verweilzeit gleichmässig innerhalb der gesamten Packung. Die ausgeprägte Querverteilung ist eine Voraussetzung für einen intensiven Stoffaustausch in der Packung und damit für eine hohe Trennleistung der Kolonne. Ein hoher Grad der Quermfflmis6wmg geht normalerweise zu Lasten des Druckverlustes. Systematische Untersuchungen einer derartigen Packung haben jedoch gezeigt, dass der Druckverlust keinesfalls grösser ist als bei den derzeit besten handelsüblichen Packungen. Mit der Packung gemäss Figur 6 bis 8 wurden Rektifikationsversuche in einer Testkolonne von 100 mm Innendurchmesser durchgeführt. Die Wendeln 1 wurden durch Verdrillung von unter 450 zur Gewebestruktur geschnittenem Drahtgewebe hergestellt. Gemessen w.mraen die Kondensatorrücklaufmenge, Kopf- und Differenzdruck, die Flüssigkeitsdichte im Rücklauf und im Sumpf sowie die RUcklauf-, Kopf- und Sumpftemperatur. Die Testsubstanz war Chlorbenzol-Athylbenzol. Der Kopfdruck betrug 60 mbar. Die Versuche wurden bei unendlichem Rück laufverhältnis durchgeführt. Die Dampfbelastung wurde aus der Rücklaufmenge unter Berücksichtigung von Flüssigkeitsdichte, Rücklaufunterkühlung, mittlerem Kolonnen druck und -temperatur, aber ohne Zuschlag für Wärmeverluste, berechnet. Die theoretische Bodenzahl wurde aus Flüssigkeitsdichten bei Annahme eines mittleren Trennaktors von 1,208 bestimmt. Für den Umlaufverdampfer wur r ein theoretischer Boden angenommen und von der er- mittelten theoretischen Bodenzahl abgezogen. Vergleich zu der eingangs erwähnten Packung mit relativ ungeordneten Wendeln ergab sich eine er uebliche Überlegenheit in der Trennleistung. Die Gründe für die beobachteten Unterschiede in der Trennleistung liegen in der regelmässigen Anordnung, dem Vorhandensein der flüssigkeitsquerverteilenden Verbindungselemente, der schachbrettartigen Anordnung der gewendelten Streifen mit ineinandergreifenden Wendelflächen und der engen Wendelung bei der erfindungsgemässen Packung. Ausserdem bietet sie den wesentlichen Vorteil des einfacheren Zusammenbaus und der höheren Stabilität, was insbesondere bei grossen Kolonnen zum Tragen kommt. Die Aufgabe, z.B. in einer Kolonne von 1 m Durchmesser nebeneinander 14 000 8 mm breite, mit geringer Eigenstabilität ausge stattete gewendelte Streifen ohne grössere Leerräume ra--a.iez anzuordnen, wäre auf anderem Wege kaum zu lö- sen In den Figuren 9 bis 10 sind Packungen dargestellt, die auf dem gleichen Prinzip beruhen (parallele Anordnung von Wendeln) die aber im Hinblick auf die Tropfen- bzw. Partikelabscheidung modifiziert sind. Gemeinsam mit den schon beschriebenen Ausführungen ist die parallele Anordnung der Wendeln in Richtung der Rohrachse, die nebeneinandergeschichteten Bahnen sowie die Verbindungselemente zwischen den Wendeln bzw. Bahnen. Sie bestehen hier aus Abscheideflächen, die gemäss Figur 9 als Kunststoffplatten ausgebildet sind. Die Kunststoffplatten passen sich in ihrer Form den Zwischenräumen der Wendelbahnen 3 an. Anstelle von Kunststoffplatten können auch Abscheideflächen aus Wellblechplatten 8 (Figur 10), Drahtgewebeflächen oder Fasermatten 9 (Figur 11) eingesetzt werden. Bei der Packung gemäss Figur 10 umschlingt die Abscheidefläche 8 (Wellblech) jeweils die Wendeln 1 einer Bahn. Die Wendeln 1 sind bei den zuletzt genannten Ausführungsformen lückenlos parallel zueinander angeordnet. Eine für die Mischung und Wärmeübertragung geeignete Pakkung ist in Figur 12a (Draufsicht) und Figur 12b (Seitenriss) dargestellt. Im Gegensatz zu den vorher beschriebenen Ausführungsformen sind hier die Bahnen aus gewendelten Streifen senkrecht zur Strömungsachse angeordnet. Auch hier greifen die Wendeln vorzugsweise ineinander. Die Ausrichtung der gewendelten Streifen in benachbarten Bahnen braucht nicht unbedingt parallel zueinander sein. Gemäss Figur 12 b sind die Wendeln kreuzweise geschichtet; d.h. die Wendeln 1a und Ib be nachbarter Bahnen sind jeweils um 900 verdreht Ein derartiger Mischer bzw. Wärmeaustauscher hat gegenüber den vorher beschriebenen Packungen, bei denen die gewendelten Streifen parallel zur Strömungsrichtung liegen, einen höheren Strömungswiderstand. Er zeichnet sich aber durch eine ganz besonders kurze Baulänge aus. Aus fertigungstechnischen Gründen ist er vor allem für den Einsatz in rechteckigen Apparatequerschnitten vorgesehen. Die Herstellung der in grosser Stückzahl erforderlichen ge wendelten Streifen erfolgt durch Verdrillung von recht eckförmigen Blech- oder Gewebestreifen. Auf die Verwendung von Drahtgewebe als Ausgangsmaterial wurde oben schon hingewiesen. Weiterhin haben sich Blechstreifen bewährt, die Durchbrüche in Form von Löchern oder Schlitzen aufweisen. Figur 13 a-e zeigen verschiedene Typen von Streifenmaterial, das sich besonders gut wendeln lässt. Der Streifen gemässFigur 13 a ist an den Rändern mit Einschnitten versehen, wobei sich jeweils ein Einschnitt in ein Feld erstreckt, das zwischen 2 Einschnitten auf der gegenüberliegenden Seite liegt. Die Streifen gemäss Figur 13 b und Figur 13 c sind an den Rändern und in der Mitte mit versetzten Langlöchern 11 bzw. Rundld- chern 12 versehen. Der Streifen gemäss Figur 13 d hat die Form eines handelsüblichen Streckgitters. Die Blechstärke liegt bei den Streifen gemäss Figur 13 zwischen 0,1 und 2 mm. Gemäss Fig. 13e weist der Streifen nur in der Mitte Langlöcher auf. Daneben sind auch Materialien für die Herstellung von gewendelten Streifen geeignet, die bei der Verdrillungs prozess gegebenenfalls erhitzt werden, um die nötige Verformbarkeit zu erreichen. In Betracht kommen z.B. Thermoplaste, Glas, oder Keramik.

Claims: PatiBnianssrüche 1) Packung zum Einbau in durchströmte Kolonnen, Apparate bzw. Rohre zum Zweck der Rektifikation, Absorption, Mischung, Wärmeübertragung bzw. Partikel- und Tropfen abscheidung mit einer Vielzahl gewendelter Streifen, dadurch gekennzeichnet, dass die gewendelten Streifen (1) direkt oder durch Verbindungselemente (4,5,6,7,8,9) zwischen benachbarten Streifen (1) mechanisch mitein ander verbunden sind und eine regelmässige Anordnung bilden, 2) Packung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Ganghöhe h zu Streifenbreite b klei ner als3,5, vorzugsweise kleiner als 2,5, ist. 3) Packung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere für die Zwecke der Rektifikation, Ab sorption und Tropfenabscheidung die gewendelten Strei fen parallel zueinander und zur Hauptströmungsrichtung angeordnet sind. 4) Packung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (4,5) im Vergleich zu den gewendelten Streifen (1) aus schmalen Streifen aus Drahtgewebe oder Blech oder einzelnen, paar- oder grup penweise nebeneinanderliegenden Fäden oder Drähten bestehen, welche senkrecht zu den gewendelten Strei fen (1) verlaufen und mit diesen verwebt oder durch SchweiBung, Lötung oder Klebung mechanisch und stromungstechnisch miteinander verbunden sind. 5) Packung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Wendeln (1) direkt, d.h. ohne verbin dungselemente durch Schweissung, Lötung oder Klebung an den Berührungspunkten miteinander verbunden sind. 6) Packung nach Anspruch 1 bis 3 zum Zwecke der Tropfen bzw. Partikelabscheidung, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (8,9) aus Abscheideflächen in Form von profilierten Platten, Wellblechplatten, Drahtgewebeflächen oder Fasermatten bestehen. 7) Packung nach Anspruch 3 bis 5 zum Zwecke der Rektifi kation, Absorption, Mischung bzw. Wärmeübertragung, dadurch gekennzeichnet, dass die Packung aus parallel nebeneneinander geschichteten Bahnen(3) aus miteinan der verbundenen, innerhalb jeder Bahn -(3) gleich sinnig gewendelten Streifen (1) besteht, deren Dreh sinn von Bahn zu Bahn wechselt, und dass die Wendel flächen benachbarter Bahnen (3) ineinandergreifen. 8) Packung nach Anspruch 1 bis 2 zum Zwecke der Mischung bzw. Wärmeübertragung, dadurch gekennzeichnet, dass Bahnen (3) aus miteinander verbundenen gewendelten Streifen (1), die senkrecht zur Hauptströmungsrich tung angeordnet sind, parallel zueinander geschichtet sind. 9) Packung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die gewendelten Streifen (1) aus einem Drahtge webe (2) oder gelochten (12), geschlitzten (11) oder eingeschnittenen (10) Blechstreifen bestehen. 10) Packung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Drahtgewebe (2) unter 20 bis 700, vorzugsweise 450, zur Gewebestruktur geschnitten ist.

Inventors: MELIN, THOMAS, DR. C/O CUTTER LABORATORIES, INC.
Applicants: BAYER AG
Application year: 1979
Main classification: B01D53
IPC codes: B01D53, B01J10, B01J19, B01F5, F28F25