专利名称：填充模块、其制造方法及具有该填充物的流体处理设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种填充模块，它包括一组导流板，这些导流板限定一组固定混合风扇的水平层。
背景技术：
所述填充物是指一种用于一种相态的混合和/或使共流或对流的多相进行接触的装置。特别是在填充物中可以产生热交换、物质交换和/或化学反应。本发明的一个特殊应用是在空气蒸馏塔中。
所述填充模块或填充物是对于在塔中上升的气体有三维作用的结构。它通过使气体的多次转动保证气体的强烈涡流，并且产生的混合改进与下降液体的热交换和/或物质交换。
文献WO-A-86/06296中描述了这种填充物的一些例子。在这些已知的填充物中，结构包括一些底部开放并且侧面交替开放和关闭的锥体，这些锥体通过它们的端点互相连接，形成使许多使气体旋转的风扇叶片，以加强气体和液体之间的接触。这种结构的一个特别有意义的特点是可以通过穿孔或切割以及折叠的金属叶片的叠放得到这种结构，结构具有垂直总面。穿孔可以使气体穿过叠放的折叠带，穿孔率大约为50％。这些穿孔可以减少能量损失，并且形成有利于气体混合的风扇。
文献WO-A-90/10497和EP-A-845293中描述了其它类型的填充物。
本发明特别用于所有这些已知的装置。
当用这种填充物制造流体处理塔时，填充物的上部风扇没有完全与上面填充物的类似下部风扇重叠。同样，一个填充物的下部风扇也没有与下面填充物的类似上部风扇完全重叠。后面一个填充物的情况更是这样，折叠带的总面一般比塔的中心轴偏离一个角度，一般从一个填充物到另一填充物偏离90°。
然后，向上流动的气体在两个填充物之间的界面改变方向，这就会在这个地方产生附加的能量损失。这种能量损失会造成上填充物下部区域的液体阻塞，而这个填充物的中心部分没有阻塞。这种现象会降低塔的处理能力。
发明内容
本发明的目的是减少、甚至消除这种附加的能量损失和填充物之间界面上的过早阻塞。
因此，本发明的主题是一种上述类型的填充模块，其特征在于，在模块轴向端的至少一个区域，导流板构成一些转换导流板，这些转换导流板限定固定转换风扇层的至少一个层，它的混合作用相比于位于模块常规部分中的常规风扇层是减小的。
本发明的主题还在于一种片材、特别是薄板材的切割平面带，用于折叠和/或弯曲、卷曲或冲压，然后并列在其它交替旋转的具有垂直总面的类似带上，以形成一个上面定义的填充模块。这种限定多个导流板水平排列的带的特征在于，在带的至少一个边缘区域，导流板的构形与常规导流板不同，以限定所述转换导流板。
本发明的主题还在于所述填充模块的一种制造方法。根据该方法，将一系列如上所述的平面切割带折叠和/或弯曲、卷曲或冲压，形成一个风箱式的结构，并将带交替翻转，置于一些平行的平面中，然后将带叠放，使相应的导流板排列，以形成风扇。
本发明的主题还在于一种流体处理设备，其特征在于，它包括多个所述填充模块。模块可以围绕设备的中心轴一个与下一个错开一个角度。
这种设备可以是一个物质交换和/或热交换塔，尤其是一个气体混合物的分离塔，特别是空气蒸馏塔。
现在参照附图描述本发明的实施例，附图如下—图1为一个根据本发明的填充物的一部分的立体图；—图2为一个变型的类似立体图；—图3为用于制造图1填充物的切割平面带；
—图4为折叠成风箱状的切割平面带；—图5、6分别为对应于图3、4，但与图2的变型有关的图。
具体实施例方式
图1示出一个填充物2的一个垂直段1的下部，填充物用于一个图中未示出的空气蒸馏塔。垂直段1形成风扇的重叠，即重叠在另一个图中未示出的相同风扇上的常规风扇3和两个转换风扇，即中间风扇4和端部风扇5，它们形成填充物下端的一个区域6的一部分。风扇3-5具有共同的垂直轴X-X。
风扇3由四个与水平位置成相同倾斜角α的叶片或平面导流板7组成。这些叶片的方向为一个与另一个绕轴X-X旋转90°，并且如EP-A-845293所述，每个叶片的形状为沿一个三角形顶点8向下延长的菱形，三角形顶点邻近菱形的一个下边。
风扇4由四个与叶片7类似的叶片或导流板9组成，但是叶片或导流板9倾斜得更厉害，与水平方向的角度β大于α。沿X-X轴看，风扇4与风扇3位于同一个圆周中，因此每个叶片9的垂直高度大于每个叶片7的高度。叶片9的每个上部端点通过一个很薄的连接区域10与一个叶片7的菱形低点连接。
然后，面对上升的气体流，风扇4可产生旋转，因而具有正混合作用，但是低于风扇3的混合作用，且指向同一方向，在本例中为逆时针方向。
风扇5由四个矩形垂直叶片或导流板组成，水平下边缘为12，上边缘为13，并剪成V形，V形的尖端通过薄的连接区域14与叶片9的下端点连接。
因此，风扇5具有零旋转作用。
段1在填充物2的整个截面上重复许多次。这段的直径一般为1-4厘米。
填充物2是独立的，并且设有一个柱形加固箍，一般设在多个垂直缝的上部边缘，以便形成一个比较合适的密封刷，用于与塔的内壁配合。
如果塔的直径较大，可以在现场用组装的块制成填充物。
在各种情况下，填充物2的底部都包括一个由风扇5组成的无混合作用层，然后是一个由风扇4组成的弱混合作用的中间层，然后是常规风扇3的强混合作用层。填充物的上端区域最好由一个与区域6相同但是转动了的转换区组成。
塔的其它填充物用同样的方法构成。
因此，上升到塔中的气体在填充物2内被风扇3带动强烈旋转，然后在通过风扇4时旋转放慢，然后在通过风扇5时停止旋转。
因此气体从填充物垂直流出，并进入到上面填充物的风扇5中，而不改变方向。然后被上填充物的风扇4带动缓慢旋转，然后被风扇3带动强旋转。
这样实际上消除了通过后面一个填充物时的能量损失，结果甚至消除了填充物下部区域的过早堵塞。总之，同时在塔的总能量损失和塔的处理能力方面得到了好处。
图2示出填充物的一个变型2A，其中叶片7A和9A没有像8这样的下端点。另外，叶片9A倾斜度的增加通过将这些叶片沿一条接近水平方向的对角线15折叠得到。因此，每个叶片9A包括一个倾斜角为α三角形上部16和一个倾斜角为β的三角形下部，β大于α。下部风扇5A与图1的风扇5相同，并具有四个垂直叶片11A。
在变型中，叶片9A可以至少部分为曲线，使倾斜度从它们的下部开始增加。
图3示出一个薄板材的平面带18，用于形成图1的填充物2。将这个平面带切割或穿孔，使得只留下叶片7、9、11。沿这些叶片的左边缘开始形成许多断开的折叠线，如19，这些线中的每一条在连接点10处有第一个拐点，在连接点14处有第二个拐点。
将平面带18围绕折叠线15折叠成风箱状，从正面看形成图4的状态。
填充物2由多个这样得到的平面带18组成，每条带位于一个垂直总面中，绕一个垂直轴交替旋转，并使叶片排列叠放并互相深入，以形成风扇3、4、5。因此在图1中，对每个风扇，每个位于第一平面中的两个叶片属于第一个带18，而位于第二平面的两个叶片属于第二个带18。
同样，图5、6示出一个只保留图2的叶片7A、9A、11A的切割带18A。折叠成风箱状的方法与所述方法类似，但是在沿断开线19A的每个折叠步骤有一个沿对角线15的补充折叠，开始为从相邻叶片9A的水平折叠。
正如人们所明白的，逐渐混合的填充物的上和/或下轴向端部区域可以包括适当数量的层，并且在该区域混合的强度可以从一层到另一层、或者从一组层到另一组层有所改进。
权利要求
1.填充模块，它包括一组导流板(7，9，11；7A，9A，11A)，这些导流板限定固定混合风扇(3，4，5)的一组水平层，其特征在于，在模块(2)的至少一个轴向端部区域(6)中，导流板(9，11；9A，11A)构成转换导流板，它们限定转换固定风扇(4，5)的至少一个层，其混合作用相对于处于模块的常规部分的常规风扇层是减小的。
2.根据权利要求1的填充模块，其特征在于，转换风扇(4)的至少一层具有正的混合作用。
3.根据权利要求2的填充模块，其特征在于，转换层的每个具有正混合作用的风扇(4)沿它的轴(X-X)位于与上或下模块的常规风扇(3)的同一个周边内。
4.根据权利要求2或3的填充模块，其特征在于，在所述端部区域(6)，转换导流板(9，11；9A，11A)限定多个固定转换风扇(4，5)层，它们的混合作用向着模块的端部截面一层比一层减少。
5.根据权利要求1-4之一的填充模块，其特征在于，所述端部区域(6)包括一个零混合作用的端部层(5)。
6.根据权利要求1-5之一的填充模块，其特征在于，转换导流板(9，11；9A，11A)包括至少一个比常规导流板(7，7A)在水平方向上更倾斜的部分。
7.根据权利要求1-6之一的填充模块，其特征在于，导流板(7，9，11)是平的，并且在端部区域(6)在水平方向上更倾斜。
8.根据权利要求1-7之一的填充模块，其特征在于，转换导流板(9A)包括一个比模块的内侧部分(16)在水平方向上更倾斜的模块的外侧部分(17)。
9.根据权利要求8的填充模块，其特征在于，转换导流板(9A)在所述部分(16和17)之间有一条中间折叠线(15)。
10.根据权利要求8的填充模块，其特征在于，转换导流板有至少一个曲线部分。
11.片材、特别是薄板材的平面切割带，用于折叠和/或弯曲、卷曲、或冲压，然后重叠在其它具有基本垂直总面并交替翻转的类似带上，以形成一个权利要求1-10之一所述的填充模块(2；2A)，模块限定多个导流板(7，9，11；7A，9A，11A)的水平排列，其特征在于，在带(18，18A)的至少一个边缘区域，所述导流板的构形与常规导流板不同，限定所述转换导流板(9，1；9A，11A)。
12.根据权利要求11的带，其特征在于，位于常规导流板(7；7A)和转换导流板(9，11；9A，11A)同一侧的边缘限定折叠线(19，19A)，它们相对带(18；18A)的纵向的角度在带的所述边缘区域增大。
13.根据权利要求12的带，其特征在于，所述折叠线(19，19A)形成一条断开线。
14.权利要求1-10之一的模块(2；2A)的制造方法，其特征在于，折叠和/或弯曲、卷曲或冲压一系列权利要求9-11之一的平面切割带，以形成一个风箱结构，将带置于一些平行的平面内，并把它们交替翻转，然后将带叠放，使相应的导流板(7，9，11；7A，9A，11A)排列，形成风扇(3，4，5)。
15.根据权利要求14的方法，其特征在于，通过沿位于常规导流板(7；7A)和转换导流板(9，11；9A，11A)的同一侧边缘限定的折叠线(19；19A)折叠形成风箱结构。
16.流体处理设备，其特征在于，它包括多个权利要求1-10之一所述的填充模块(2；2A)。
17.根据权利要求16的设备，其特征在于，模块围绕设备的中心轴一个与下一个偏离一个角度。
18.根据权利要求16或17的设备，其特征在于，该设备构成一个物质交换和/或热交换塔，尤其是气体混合物的分离塔，特别是空气蒸馏塔。
全文摘要
本发明涉及一种填充模块(2)，它包括一组导流板(7，9，11)，这些导流板限定固定混合风扇(3，4，5)的一组水平层。在模块的至少一个轴向端部区域(6)中，导流板(9，11)构成转换导流板，它们限定转换固定风扇(4，5)的至少一个层，其混合作用相比于处于模块常规部分中的常规风扇(3)层是减小的。本发明用于空气蒸馏塔。
文档编号F25J3/04GK1418128SQ0180647
公开日2003年5月14日 申请日期2001年3月15日 优先权日2000年3月17日
发明者让－伊夫·莱曼, 艾蒂安·韦尔朗 申请人:液体空气乔治洛德方法利用和研究的具有监督和管理委员会的有限公司