Конструкция из волнистых листов - RU2120096C1
Код документа: RU2120096C1
Чертежи
Описание
Данное изобретение относится к конструкции (узлу) из волнистых листов особого исполнения и, в частности к конструкции, которая может быть приспособлена в первую очередь для использования в качестве средства теплопередачи или в качестве контактирующих тел наполнителя для газоочистителей с целью уменьшения загрязнения воздуха, средства для биофильтров (капельных фильтров), используемых при обработке воды и сточных вод, средства для использования в оборудовании для очистки воздуха или вскрышном оборудовании и др., хотя возможны и другие сферы применения, например, в качестве модульных систем искусственных рифов для морских сред.
Когда волнистые листы, образующие конструкцию, сориентированы в основном в вертикальном направлении, конструкцию по настоящему изобретению можно использовать в качестве наполнителя сетчатой насадки для испарительных теплообменников (патент США 3132190). Такой наполнитель сетчатой насадки может использоваться, например, в градирне для кондиционирования воздуха или в других производственных процессах. Во многих испарительных теплообменниках по предшествующему техническому уровню вода распределяется по верхней части наполнителя сетчатой насадки, образованного из контактирующих тел. Как правило, такие контактирующие тела выполнены в виде волнистых листов. Когда вода течет по наполнителю и вниз вдоль него, на поверхности наполнителя образуется тонкая пленка воды. Поток газа, как правило воздуха, проходит над водяной пленкой на наполнителе для создания испарительного охлаждающего эффекта. За счет использования центробежной воздуходувки или вентилятора можно ускорять поток воздуха сверху вниз (параллельный поток) поперек траектории движения воды (поперечный поток) или в направлении, противоположном потоку воды, а именно снизу вверх (противоток). Конструкция узла по настоящему изобретению обеспечивает увеличенную площадь поверхности по сравнению с типовыми контактирующими телами по предшествующему техническому уровню, что способствует теплопередаче. Кроме того, конструкция по настоящему изобретению обеспечивает повышенную конструктивную целостность по сравнению со многими контактирующими телами по предшествующему техническому уровню.
Настоящее изобретение также может применяться в модульных искусственных рифах (патент США 4193094). Конструкция, образованная из волнистых листов по настоящему изобретению, может быть сориентирована желательным образом по отношению к дну водоема, такого как морская среда. Например, конструкцию можно ориентировать в основном в горизонтальном или вертикальном направлении. Листы конструкции могут быть выполнены из поливинилхлорида, которые притягивает микробы, требуемые для создания основы пищевой цепи (трофической связи) для высших форм морских живых организмов. Многочисленные полости и отверстия внутри конструкции рациональны с точки зрения привлечения рыбы. Исследования показали, что рыба стремится избегать больших камер или полостей, а также полостей, имеющих только одно отверстие. Увеличенная площадь поверхности листов конструкции по настоящему изобретению обеспечивает большую площадь поверхности для укрытия и накопления корма. Кроме того, многочисленные полости и запутанные каналы, образованные внутри конструкции по настоящему изобретению, создают естественную приманку для рыбы и других морских живых организмов.
В соответствии с предшествующим техническим уровнем разработаны многочисленные различные контактирующие тела, собранные из контактирующих листов, имеющих рифления различных типов, форм и конфигураций. Например, по предшествующему техническому уровню (патент США 2793017) раскрывается контактирующее тело, имеющее продольные и поперечные рифления. Множество сигмоидальных ребер расположено поперек листа для размещения отдельных листов на определенном расстоянии друг от друга. Небольшие чашеобразные углубления выполнены на внутреннем угле каждого сигмоидального ребра для размещения внутри более мелких углублений в канавке ближайшего продольного рифления с целью уменьшения или предотвращения смещения отдельных элементов в конструкции. Чашеобразные углубления могут быть заполнены связующим материалом для склеивания листов вместе.
По предшествующему техническому уровню (патент США 4344899) раскрываются слоистые наполнители (наполнители в виде листов) для контактирующего устройства для газа и жидкости, состоящие из чередующихся зон, которые соответственно имеют криволинейный и угловой профиль. Эти зоны связаны между собой промежуточными зонами, которые соединяют зоны с криволинейным и угловым профилем. В интервалах вдоль вершин рифлений листа имеются распорные приспособления (элементы), образованные плоскими участками и выпуклостями для размещения соседних листов на определенном расстоянии друг от друга и их фиксации.
По предшествующему техническому уровню (патент США 2599943) также раскрывается контактирующее тело для поперечно текущих газа и жидкости, выполненное из волнистых листов. Каждый примыкающий лист имеет наклонные основные рифления, расположенные под углом противоположно друг другу. Сгибы или края могут иметь такую конфигурацию, как конфигурация плавной синусоидальной кривой. Пазы рядом с вертикальными краями уменьшают поверхностное натяжение. Листы могут удерживаться вместе распорными полосами, приклеенными к листам.
По предшествующему техническому уровню (патент США 3475012) также раскрываются листы контактирующего тела, имеющие впадины и выступы, каждый из которых выполнен в виде усеченной пирамиды или усеченного конуса.
По предшествующему техническому уровню (патент США 3540702) также раскрывается контактирующее тело из волнистых металлических листов для увлажнителей. Каждое из основных рифлений контактирующего тела имеет множество вспомогательных, как правило, сориентированных в поперечном направлении выступов или канавок по длине рифления.
По предшествующему техническому уровню (патент США 4296050) также раскрывается контактирующее тело аналогичной конфигурации, за исключением того, что по всей площади каждого листа выполнен ряд отверстий, чтобы способствовать направлению опускающейся жидкости вокруг отверстий для более равномерного распределения жидкости по поверхности листов.
По предшествующему техническому уровню (патент США 4668443) раскрывается контактирующее тело для газа и жидкости, содержащее множество параллельных и в основном вертикальных волнистых контактирующих листов. Рифления образуют чередующиеся вершины на листах. Рифления расположены под углом к горизонтали. Рифления в основном параллельны, а соседние листы сориентированы таким образом, что рифления одного листа пересекают рифления соседнего листа в местах пересечения вершин. Позиционирующие выдавки с выемками расположены на вершинах рифлений листов таким образом, что по меньшей мере около 80% пересечений соседних листов содержат сопряженные пары позиционирующих выдавок с выемками. Хотя позиционирующие выдавки с выемками облегчают выравнивание отдельных листов внутри контактирующего тела и могут повысить жесткость конструкции, использование таких выдавок приводит к уменьшению пространства между соседними листами, тем самым уменьшая воздушный поток между листами.
По предшествующему техническому решению также раскрывается контактирующее тело для газа и жидкости, содержащее множество параллельных и в основном вертикальных волнистых контактирующих листов, аналогичное контактирующему телу, рассмотренному непосредственно перед данным. Однако вместо позиционирующих выдавок с выемками контактирующее тело имеет позиционирующие выдавки, выполненные в местах пересечения вершин рифлений соседних листов. Каждая позиционирующая выдавка содержит пару выступающих буртиков, направленных, как правило, поперек к рифлениям. Расстояние между буртиками из каждой пары соответствует, как правило, поперечному размеру сопряженной позиционирующей выдавки соседнего листа. Кроме того, верхние и нижние участки каждого рифления расположены под углом к основной части рифления. Каждый из верхних и нижних участков рифлений имеет ось, перпендикулярную к горизонтали. Перпендикулярные верхние и нижние участки обеспечивают более равномерную укладку штабеля по высоте, чем типовые контактирующие тела по предшествующему техническому уровню, и повышенную жесткость конструкции.
Однако желательно иметь легко выравниваемую конструкцию из листов типа, предусмотренного настоящим изобретением, с превосходной конструктивной целостностью и с увеличенными площадями сечения для потока воздуха и потока жидкости по сравнению с типовыми конструкциями из листов по предшествующему техническому уровню.
В соответствии с настоящим изобретением вышеупомянутые недостатки конструкций по предшествующему техническому уровню в некоторой степени исправлены или устранены с помощью конструкции, состоящей из множества в основном параллельных волнистых листов, причем рифления образуют чередующиеся вершины на листах, вершины соединены расположенными под углом стенками, рифления на каждом листе выполнены в основном параллельно и расположены относительно края листа под углом, не кратным прямому, и к краю листа, соседние листы сориентированы таким образом, что рифления одного листа пересекают рифления соседнего листа и пересечения вершин, причем листы имеют, как правило, плоские позиционирующие выдавки, расположенные по меньшей мере у некоторых из мест пересечений вершин рифлений соседних листов, а вершины имеют вдавленные участки между каждыми (двумя) позиционирующими выдавками.
Как вышеприведенное краткое описание, так и нижеследующее подробное описание предпочтительных вариантов исполнения
могут быть лучше поняты при рассмотрении их совместно с приложенными графическими материалами. С целью иллюстрирования изобретения в графических материалах показан вариант исполнения, который в
настоящее время является предпочтительным, однако следует понимать, что изобретение не ограничено раскрытыми специфическими конструкциями и средствами. В графических материалах:
фиг. 1
представляет собой частичный вертикальный вид спереди первого варианта исполнения конструкции по настоящему изобретению, на котором первый лист показан частично оборванным с целью показа следующего
соседнего листа;
фиг. 2 представляет собой частичное поперечное сечение первого варианта исполнения конструкции, выполненное по линии 2-2 на фиг. 1;
фиг. 3 представляет собой
частичное поперечное сечение первого варианта исполнения конструкции, выполненное по линии 3-3 на фиг. 1;
фиг. 4 представляет собой частичное поперечное сечение альтернативного варианта
исполнения конструкции по настоящему изобретению, аналогичное и в основном соответствующее фиг. 3;
фиг. 5 представляет собой частичное поперечное сечение первого варианта исполнения
конструкции, соответствующее в основном фиг. 2, но показывающее пространство между вторым и третьим листами;
фиг. 6 представляет собой частичное поперечное сечение конструкции по
предшествующему техническому уровню, в основном соответствующее сечению конструкции, показанному на фиг. 5;
фиг. 7 представляет собой частичное поперечное сечение другой конструкции по
предшествующему техническому уровню, в основном соответствующее сечению конструкции, показанному на фиг. 5.
В нижеприведенном описании определенная терминология используется только для удобства, а не в ограничивающем смысле. Слова "горизонтальная" и "вертикальная" обозначают направления по отношению к ориентации земли. Терминология включает слова, специально упомянутые выше, их производные и слова аналогичного значения.
Как показывают графические материалы, на которых идентичные элементы обозначены идентичными номерами позиций на всех изображениях, на фиг. 1 - 3 показан вариант исполнения части конструкции по настоящему изобретению, обозначенной в целом поз. 10. Фиг. 1 представляет собой вертикальный вид конструкции 10 спереди, показывающий первый лист 12, который частично оборван, чтобы показать второй лист 14 под первым листом 12. На фиг. 2 для удобства рассмотрения также показан дополнительный третий лист 16, но следует понимать, что конструкция 10 может содержать любое количество листов, необходимых или желательных для какой-либо определенной цели.
Для разъяснения деталей конструкции 10 по настоящему изобретению конструкция 10 будет описана со ссылкой, например, ее использования в качестве контактирующего тела для газа и жидкости в типовом испарительном теплообменнике, хорошо известном специалистам в данной области. Полагаем, что дальнейшее описание других компонентов теплообменника не является необходимым для понимания настоящего изобретения, и поэтому дальнейшее рассмотрение теплообменника опущено.
Для использования в испарительном теплообменнике конструкция 10 предпочтительно сориентирована таким образом, что листы направлены в основном вертикально. Когда конструкция 10 используется в других целях, например, для модульного искусственного рифа, конструкция 10 может быть сориентирована в любом желательном направлении. При использовании в качестве искусственного рифа предпочтительно, чтобы конструкция 10 также была сориентирована в вертикальном направлении, однако конструкция также может быть сориентирована в основном в горизонтальном направлении. Ориентация конструкции 10 при использовании ее в качестве искусственного рифа зависит от таких факторов, как топография дна водоема, на котором должен располагаться риф.
Конструкция 10 по настоящему изобретению может быть изготовлена из листов, выполненных из множества различных материалов. Например, для получения листов по настоящему изобретению могут использоваться термопластичные материалы, такие как пластифицированный или непластифицированный поливинилхлорид, полистирол, другие разнообразные конструкционные термопластичные пластмассы и сплавы таких материалов. Кроме того, для изготовления листов по настоящему изобретению можно использовать металлы, такие как оцинкованная сталь, алюминий, медь, такие материалы, как асбест или целлюлоза, и композиционные материалы, такие как волокнистый целлюлозный материал, пропитанный термопластической смолой, или т.п. В настоящее время предпочтительно, чтобы для изготовления листов использовался синтетический полимер, такой как поливинилхлорид.
Примеры других полимеров и конструкционных полимеров, которые можно использовать согласно настоящему изобретению, включают ацетали, найлоны, сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола (AB), сополимер стирола и акрилонитрила (A), оксиды полифенилена, поликарбонаты сульфона простого полиэфира, сульфона полиакрила, полиэтилен, полистирол, телефталаты, полиэфиркетоны, полипропилены, поликристаллические кремнии, сульфиды полифенилена, полимономеры, полиэпоксидные смолы, галоиды поливинилидена и т.п. Выбор конкретного материала определяется условиями применения, что ясно обычным специалистам в данной области. Например, при использовании в качестве искусственного рифа предпочтительно, чтобы листы изготавливались из поливинилхлорида для привлечения микробов, которые образуют основу пищевой цепи рифа.
Отдельные листы конструкции 10 по настоящему изобретению могут быть изготовлены любым обычным способом, пригодным для материала, из которого необходимо изготовить листы. Например, листы могут быть термически отформованы с помощью обычных процессов, известных из предшествующего технического уровня, таких как прессование, вакуумное формование, прессование в пресс-форме, горячая штамповка и т.п.
Как лучше всего показано на фиг.1, каждый из листов 12, 14 имеет переднюю поверхность 18, в качестве которой с целью иллюстрирования произвольно была показана поверхность, видимая на фиг.1. Каждый лист также имеет заднюю поверхность 20 (лучше всего показана на фиг.2), причем задняя поверхность представлена обратной стороной листа, изображенного на фиг.1. Каждый лист также имеет верхний край 21 и нижний край 23, а также противоположные правый боковой край 25 и левый боковой край (не показан).
Как описано ниже, контактирующие листы по настоящему изобретению предпочтительно собираются из множества в основном идентичных листов, находящихся в контакте друг с другом. Как лучше всего видно на фиг.1, каждый лист выполнен волнистым по всей своей ширине и высоте с множеством, в основном параллельных рифлений. Высота H' каждого рифления 22, как правило, находится в диапазоне от примерно 6,5 мм до примерно 61,00 мм, хотя по желанию высота H' может изменяться.
Основная часть каждого рифления 22 наклонена под углом относительно горизонтали для обеспечения эффективного потока жидкости и газа через конструкцию 10 и эффективного контакта газа и жидкости на листах и между ними. Хотя каждое рифление 22 может быть выполнено под любым заданным углом по большей части высоты листа или по всей его высоте в зависимости от назначения конструкции 10 при использовании, предпочтительный угол составляет от примерно 15o до примерно 60o относительно горизонтали, и в настоящем варианте исполнения наиболее предпочтительный угол равен приблизительно 60o к горизонтали.
Как правило, предпочтительно, чтобы листы были в основном идентичны друг другу. Также предпочтительно, чтобы каждый лист в конструкции 10 был сориентирован относительно каждого соседнего листа под углом 180o.
Как лучше всего показано на фиг.1, в предпочтительном в настоящее время варианте исполнения изобретения рифления 22 выполнены под углом по большей части высоты листа, за исключением верхней части 24 и нижней части 26 рифлений 22. Верхняя часть 24 рифлений 22 и нижняя часть 26 рифлений 22 имеют соответственно края 21 и 23, которые в основном параллельны горизонтали. Ориентируя верхнюю и нижнюю части относительно их соответствующих рифлений 22 таким образом, что верхняя и нижняя части оказываются в основном параллельными горизонтали, добиваются увеличения прочности штабелирования и конструктивной целостности узла 10. Для изготовления и повышения эксплуатационных характеристик конструкции по настоящему изобретению предпочтительно, чтобы верхняя часть 24 рифлений и нижняя часть 26 рифлений имели края, которые были бы параллельны горизонтали по крайней мере в том случае, когда конструкция 10 используется в качестве наполнителя сетчатой насадки в противоточном испарительном теплообменнике.
Каждое из рифлений 22 имеет вершину 28 и впадину 30, как лучше всего показано на фиг. 2. Предпочтительно, но не существенно, чтобы вершины 28 и впадины 30 были выпрямлены, как показано, главным образом для обеспечения более определенной ориентации и выравнивания листов в конструкции 10. Соседние вершины 28 и впадины 30 соединены расположенными под углом стенками. Таким образом, например, как показано на рис.2, что касается вершины 28 листа 12, то левая сторона рифления 22 включает расположенную под углом стенку 32, соединяющую вершину 28 с впадиной 30. С правой стороны того же рифления 22 расположенная под углом стенка 34 соединяет вершину 28 с впадиной 30. Поскольку называние вершины 28 "вершиной" ("Peak"), а впадины 30 "впадиной" ("Balley") зависит от системы отсчета того, как рассматривает изображение, для обозначения как вершины 28, так и впадины 30 будет использоваться общий термин "вершина" ("Apex").
Этот общий термин используется потому, что вершина одного листа становится впадиной, когда этот лист поворачивается на 180o вокруг вертикальной оси, и он становится частью конструкции 10. Тем не менее под передней поверхностью 18 каждого листа будет подниматься поверхность, показанная обращенной к смотрящему на фиг.1, даже если лист повернут таким образом, что передняя поверхность 18 обращена от наблюдателя (не видна).
Листы могут быть собраны на заводе-изготовителе или на месте, где должна использоваться конструкция 10. Поскольку листы, используемые для образования конструкции 10, в основном идентичны, нет необходимости описывать каждый из листов 12, 14, 16. Кроме того, поскольку листы идентичны, то при выравнивании они размещаются друг относительно друга или укладываются друг на друга таким образом, что передняя поверхность 18 одного листа, например, листа 16, находится в контакте с задней поверхностью 20 следующего соседнего листа, например, листа 12. Однако при использовании для образования конструкции 10 предпочтительно повернуть каждый второй лист на 180o вокруг вертикальной оси, чтобы по отношению к соседним листам он располагался, примыкая передней поверхность к передней поверхности и задней поверхностью - к задней поверхности.
Как лучше всего показано на фиг.2, соседние листы конструкции 10 расположены таким образом, что задняя поверхность 20 одного листа, например, листа 12, находится в контакте с задней поверхностью 20 следующего соседнего листа, например, листа 14. Исходная передняя поверхность 18 листа, например, листа 14, находится в контакте с передней поверхностью 18 противолежащего соседнего листа, например, листа 16. Другими словами, поскольку листы сориентированы таким образом, что передняя поверхность контактирует с передней поверхностью, а задняя поверхность - с задней поверхностью, исходные впадины 30 соседних листов 12 и 14 контактируют друг с другом, как и исходные вершины 28 соседних листов 14 и 16.
Когда конструкции находятся в собранном виде, основные части рифлений 22, проходящие вдоль большей части высоты листа или вдоль всей высоты под углом, не кратным прямому, пересекают рифления 22 соседнего листа под углом, не кратным прямому, при этом участки их вершин находятся в контакте друг с другом. Например, на фиг.1 показано, что рифления 22 первого листа 12 проходят диагонально вниз от верхнего правого края к нижнему левому краю листа 12. Следующий соседний лист, например, второй лист 14, имеет рифления 22, проходящие диагонально вниз от верхнего левого края к нижнему правому края листа 14. Такое же чередование повторяется для каждой из пар листов, образующих конструкцию 10.
В показанном предпочтительно в настоящее время варианте исполнения выпрямленные вершины рифлений соседних листов находятся в контакте друг с другом в зоне позиционирующих выдавок 36. Позиционирующие выдавки 36 выполнены по меньшей мере в некоторых местах пересечения вершин рифлений 22 соседних листов. Предпочтительно, если позиционирующие выдавки 36 выполнены у каждого места пересечения вершин соседних листов. В основном плоские позиционирующие выдавки 36 обеспечивают увеличенную площадь контакта между соседними листами и облегчают выравнивание отдельных листов при образовании конструкции 10.
Как показано на фиг.1, позиционирующая выдавка 36 в основном перекрывает ширину вершины рифления 22. Однако длину "L" позиционирующей выдавки 36 можно изменять по желанию в зависимости от назначения конструкции 10 при использовании.
Как также показано на фиг.1, позиционирующая выдавка 36 предпочтительно имеет пару поперечных, расположенных на некотором расстоянии друг от друга, выступающих буртиков 38, причем каждый буртик 38 находится вблизи противолежащего поперечного края 40 каждой позиционирующей выдавки 36. Буртики 38 каждой пары расположены на некотором расстоянии друг от друга внутри пары таким образом, что расстояние между буртиками 38 каждой пары соответствует в основном поперечному размеру "Т" сопряженной позиционирующей выдавки 36 соседнего листа. Буртики 38 каждой пары предпочтительно выполнены параллельными и расположены под тупым углом "С" относительно не кратного прямому углу рифлений 22, равного тупому углу "В", образованному пересекающимися рифлениями соседних листов. Как показано на фиг.1, угол "В" составляет около 120o, однако обычному специалисту в данной области понятно, что угол "В", под которым сориентированы друг относительно друга рифления 22 соответствующих листов, можно изменять по желанию. Буртики 38 также расположены под острым углом "Д", равным острому углу "Е", образованному пересечением рифлений 22. В данном варианте исполнения угол "Е", который является дополнительным (до 180o) для угла "В", предпочтительно составляет около 60o. Когда рифления соседних листов сориентированы перпендикулярно друг другу, плоские позиционирующие выдавки 36 будут квадратными или прямоугольными. Когда рифления на соседних листах ориентированы друг относительно друга под любым другим углом, плоские позиционирующие выдавки образуют ромб.
Как показано на фиг.2, буртики 38 предпочтительно имеют высоту H, достаточную для того, чтобы удерживать между парой буртиков взаимно позиционирующую выдавку соседнего листа. Высота H буртиков составляет предпочтительно от примерно 1 мм до примерно 4 мм, и более предпочтительно - около 1,5 мм. Например, на листе с высотой около 35 мм высота H буртиков может составлять около 2 мм. Предпочтительно, если на таком листе ширина (показанная на фиг. 1) каждого буртика 38 составляет около 3 мм, хотя ширина буртика может изменяться в соответствии с назначением листа при использовании.
Точные форма и размеры позиционирующих выдавок 36 определяются рядом фактором, включая форму поперечного сечения рифлений и относительный "В", под которым рифления на соседних листах пересекают друг друга.
Вершины имеют вдавленные участки 42 между каждыми (двумя) позиционирующими выдавками 36. Предпочтительно, если каждый вдавленный участок 42 вдавлен на величину, меньшую, чем примерно 50o высоты H' рифления 22. Более предпочтительно, если вдавленные участки 42 вдавлены на величину, составляющую от примерно 15% до примерно 25% высоты H' рифления 22.
Вдавленные участки 42 обеспечивают фактическое увеличение площади потока за счет пространств 43, образованных между обращенными друг к другу вдавленными участками 42, как лучше всего видно на фиг.2 и 5.
Имеется ряд недостатков у контактирующих тел по предшествующему техническому уровню, которые собираются из множества параллельных и, как правило, вертикальных контактирующих листов, имеющих множество параллельных рифлений, образующих чередующиеся вершины на контактирующих листах и сориентированных таким образом, что рифления расположены под углом к горизонтали и так, что рифления соседних листов пересекают друг друга. На фиг.6 показано типовое контактирующее тело 10' для газа и жидкости по предшествующему техническому уровню, имеющее позиционирующие выдавки 36' с выемками. Площадь сечения для сквозного протекания потока, показанная в виде площади 43' контактирующего тела 10' по предшествующему техническому уровню, существенно меньше, чем площадь сечения для сквозного протекания потока, показанная в виде площади 43 конструкции 10 по настоящему изобретению, лучше всего изображенной на фиг.5.
На фиг.7 показано еще одно типовое контактирующее тело 10'' по предшествующему техническому уровню, имеющее позиционирующие выдавки 36'', причем каждая из позиционирующих выдавок 36'' имеет пару выступающих буртиков 38'', проходящих в основном поперек к рифлениям. Площадь 43'' сечения для сквозного протекания потока в контактирующем теле 10'' по предшествующему техническому уровню также меньше площади 43 сечения для сквозного протекания потока конструкции 10 по настоящему изобретению.
Вдавленные участки 42 придают листам большую конструктивную целостность по сравнению с листами по предшествующему техническому уровню, не имеющими таких вдавленных участков. Вдавленные участки 42 повышают конструктивную целостность узла 10 путем придания дополнительного сопротивления к изгибанию и прогибу на стыке между выпрямленной вершиной каждого рифления 22 и соседними расположенными под углом стенками 32, 34. Общее увеличение площади сечения потока обеспечивает возможность увеличения потока жидкости и газа через конструкцию 10 и уменьшает перепад давлений жидкости и газа, текущих через конструкцию. Полагают, что вдавленные участки 42 повышают турбулентность потока через конструкцию 10, увеличивая таким образом перемешивание газа и жидкости и соответственно эффективность теплопередачи таких конструкций при использовании их в качестве наполнителей сетчатых насадок в испарительных теплообменниках.
Вдавленные участки 42 по первому варианту исполнения по фиг. 1 - 3 предпочтительно выполнены в основном дугообразными по отношению к продольному направлению рифления 22. В основном дугообразная форма вдавленных участков 42 по данному варианту исполнения лучше всего показана на фиг.3. Дугообразная форма придает большую прочность по сравнению с той, которая была бы в том случае, если бы плоский или прямой края соединял соседние края 40 позиционирующих выдавок соседних пар позиционирующих выдавок 36 на том же листе. Это происходит потому, что дугообразная форма или край сопротивляется огибанию (изгибу), так что этот край не стремится функционировать в качестве шарнира, что имело бы место при плоском или прямом крае.
В основном дугообразные вдавленные участки 42 предпочтительно имеют радиус кривизны от примерно H' до примерно 3H', и более предпочтительно - около 2H'. Отношение длин вдавленных участков 42 вдоль оси рифлений 22 к длине позиционирующих выдавок 36 вдоль вершин, содержащих вдавленные участки 42 и позиционирующие выдавки 36, предпочтительно составляет от примерно 1:1 до примерно 3:1. В одном примере исполнения высота H' рифлений 22 составляет 6,5 мм, а отношение длины вдавленных участков 42 к длине позиционирующих выдавок 36 составляет примерно 1:1. В другом варианте исполнения высота H' рифлений 22 составляет 61,0 мм, а отношение длины вдавленных участков 42 к длине позиционирующих выдавок 36 составляет примерно 3:1.
Как лучше всего показано на фиг.4, в альтернативном варианте исполнения имеются вдавленные участки 44 каждого рифления 22 с расположенными под углом боковыми стенками 46, соединяющими вдавленную плоскую стенку 48 с соседними позиционирующими выдавками 36 рифления 22. Хотя в варианте исполнения по фиг. 4 имеется вдавленный участок 44 с плоской вдавленной стенкой 48, тем не менее конструктивная целостность повышается по сравнению с листом, на котором плоский или прямолинейный край соединяет соседние края 40 соседних позиционирующих выдавок 36, в которых нет вдавленного участка между соседними позиционирующими выдавками. Это происходит потому, что вдавленные плоские стенки 48 расположены в другой, хотя и предпочтительно параллельной, плоскости относительно плоскости позиционирующих выдавок 36 за счет расположенных под углом боковых стенок 46.
Листы могут быть соединены друг с другом с помощью любого пригодного способа, такого как соединение путем сплавления, ультразвуковая сварка, радиочастотная сварка, склеивание, термосварка или, например, склеивание с помощью растворителей. При желании листы могут быть скреплены вместе механически вместо склеивания друг с другом. Предпочтительный в настоящем варианте исполнения тип соединения представляет собой соединение с помощью растворителей таким образом, что участки соседних листов, контактирующие друг с другом, адгезионно соединяются вместе у каждой пересекающейся позиционирующей выдавки 36.
Конструкции по настоящему изобретению могут использоваться в различных областях, например, в качестве наполнителя сетчатых насадок для контактирующих тел или в качестве модульного искусственного рифа или других типов поверхностных сред, рассмотренных выше. Позиционирующие выдавки обеспечивают возможность простого выравнивания отдельных листов конструкции. Вдавленные участки обеспечивают увеличенные площади сечения потока, что приводит к повышению эффективности теплопередачи контактирующего тела, образованного из такой конструкции, и обеспечивает большие площади поперечного сечения для сквозного протекания потока для водной флоры и фауны, которая в ином случае потребовала бы конструкции пазов с большей площадью. Вдавленные участки также повышают конструктивную целостность узла, что, в свою очередь, увеличивает поток через конструкцию, поскольку вероятность смятия рифлений уменьшается.
Специалистам в данной области ясно, что вышеописанные варианты исполнения могут быть изменены, не отходя от широкой изобретательской идеи данного изобретения. Поэтому следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается конкретными раскрытыми вариантами исполнения, но оно предназначено для того, чтобы охватить модификации, которые находятся в рамках идеи и объема изобретения, определенных приложенной формулой изобретения.
Реферат
Изобретение относится к конструкции (10), состоящей из множества в основном параллельных волнистых контактирующих листов (12,14). Рифления (22) образуют чередующиеся вершины (28,30) на листах (12,14). Вершины (28, 30) соединены расположенными под углом стенками. Рифления (22) на каждом листе (12,14) в основном параллельны и расположены под углом, отличным от прямого по отношению к краю листа (12,14). Соседние листы (12,14) сориентированы таким образом, что рифления (22) одного листа (12,14) пересекают рифления соседнего листа (12,24) в местах пересечения вершин (28,30). Листы (12,14) имеют, как правило, плоские позиционирующие выдавки, расположенные по меньшей мере у некоторых из мест пересечения вершин рифлений соседних листов. Вершины (28,30) имеют вдавленные участки (42) между каждыми (двумя) позиционирующими выдавками. Изобретение позволяет иметь легко выравниваемую конструкцию из листов с увеличенными проходными сечениями для прохода теплоносителей. 13 з.п.ф-лы, 7 ил.
