[其他]制造高效率的中空填充体的坯料和方法

说明书

本发明广泛的说是关于填充塔的化学反应操作中所用的填充体的制造方法。更具体的说，本发明是指生产高效率，高性能，而且大体对称的、中空的填充体的制造坯料和方法。

用于化学反应操作中比如吸附、脱附、萃取、涤气、热交换及其他相似的操作中的填充体，是现有技术所熟知的。典型的做法是将大量实际上相同的填充体以随机倾倒的方式填入反应塔中。在反应塔中填充以包含有序排列实际相同的填充体的结构填充料也是已知的。在这两种应用中，填充体的功用是加强填充塔中逆向液流间的接触和相互作用以提高有关的化学反应程序的效能及速率。填充体完成此功能是通过提供大量的可润湿面积且使塔内的液流分裂形成许多个别的液滴和细流因而促进不同反应流体间的混合。

最近发展出高效率、高性能的填充体，它在其内部体积和外部表面积上整齐地分布着开放的蜂巢状单元体。这些高效率的填充体提供了最大的可润湿面积而对流体的流动限制最小，而且对于在填充塔内的方位比较不敏感。因此可将此填充体倾倒入反应塔中而不必害怕其阻挡流体的流动，而且较大量的流体可以较高的速率通过体积较小的反应塔，从而实际上提高反应的效率和降低成本。

但非常可惜的是，这些改良的，高效率的，几何形状相同的填充体很难用经济的方法制造出来。现有技术的制造方法包括浇铸、喷射注塑和挤压成型这些过程。所有这些技术都存在这样一个缺点，就是填充体能够由模具中挤出或脱出而在一定程度上降低理想填充体的均一的径向对称性。虽然可用失腊法或类似技术来浇铸复杂的结构，但这是非常昂贵而且费时的方法。还可以用多件式喷射成型法来生产实际均一的填充体，但是这些方法同样是非常昂贵的。

更重要的是，许多高温的或化学反应强烈的系统要求在反应塔中应用金属的填充体。然而到目前为止，还不能用金属来制造高效率、高性能、大致对称的，中空的填充体。多数现有技术的金属填充体是由轧制的金属坯料制成，这些坯料在轧制前先将其冲孔或冲压。轧制的填充体通过是球形或圆管状而且包括有内部的突起以提高效率。但是其效能远在理想的高效率填充体之下。

因此本发明的主要目的是提供一种可用各种材料包括金属、塑料和陶瓷来制造高效率、高效能、实际上均一而对称的中空填充体的方法和相应的坯料。

本发明的进一步目的是提供一种不用昂贵的浇铸、注塑或挤压成型方法而能便宜地大量生产高效率、高性能、实际上均一而对称的中空填充体的方法及坯料。

这些目的和其目的的达到，是由于本发明提供了一种可由多种材料制造出高效能的、对称的、具有均一几何形状的中空填充体的制造方法。本发明的方法适合制造多种形状及几何构造的物体，包括非常复杂及高效率的填充体，而只需使用简单及经济的薄板材料和制造技术。

根据本发明，可由薄板材料坯料生产出实际上对称的中空管柱填充体。这种薄板平坯料通常做成由一个或多个细长片连接成线状串的多个相同平板。此相互连接板片的线状串可由一整片的薄板材料切割或冲压出所要的部分而得到，也可以将各个独立的板片以一或多个细长片来连接相邻板片的外缘而将其依次绑在一起。任何一种构造都是可取的，而且在两种构造中此细长片定出一个将板片连接成一线状串的中间带。

当坯料制造时或做成以后，各个板片通过成形做成有一个凹槽的形状而使其纵向轴线的方向垂直于中间带。成形通过将各个板片在沿纵轴的同一方向上用冲压、摺叠或弯曲的方法实现，这样使所有如此形成的纵轴通常在同一个平面上而且平行。

凹槽的形状其截面可以是弧形的或三角形或此两种形状的组合。三角形的凹槽可以是锐角也可以是钝角，视乎坯料中板片的数目及所要生产的填充体的最终构造而定。此外各个板片的表面可以使其呈指状或弓形突出以及钝锯齿状和附加的折摺，以增加可润湿的表面积及液滴形成的数目。为了容易制造，这些附加的表面要素最好安排成平行于各板片的纵轴，但其他的排列方式也是包含在本发明的范围内。

实际上相同的，由细长片的中间带相互连接的有凹槽板片的坯料做好以后，对中间带的细长片进行弯曲使有凹槽的板片之纵轴相互接近，呈实际上是平行的排列。此结构最后使填充体有一中空的内部结构，带有一个由板片对中轴线确定的中央纵向核心以及一个由弯曲的细长片确定的大致平伏的外部中间带。填充体的外部形状通常是决定于板片最初的形状。例如，圆形的板片则做成圆球状的填充体而多角形的板片则做成多面的填充体。

熟悉此技术的人知道，不同数目的板片串联可以做成有不同密度的填充体。同样地，利用本发明的方法，通过将初始坯料设计成适当的形状，可以得到几乎是无限多的不同形状的填充体。