[發明專利]用于制造波紋片的片材成形工具和方法

有效

• 申請號: 201180072405.0
• 申請日: 2011-07-21
• 公開（公告）號: CN103842108A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 陳錦華;盛曉磊;李揚;L.喬圖特桑
• 申請（專利權）人: 蘇舍化學技術有限公司
• 主分類號: B21D13/02
• 分類號: B21D13/02;B31F1/20;B29C53/22;B29C53/24
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李濤;何逵游

本發明涉及用于制造波紋片的片材成形工具和方法。由該工具制成的波紋片可以被用作用于結構化填料(structured?packing)的層。這種結構化填料可以被用作質量傳遞設備中的設施，用于改善流動穿過質量傳遞設備的至少兩種流體相之間的質量或者熱傳遞。流體相可以包括氣相和液相。質量傳遞設備可以被構造成用以進行涉及這種質量傳遞的單元操作的質量傳遞柱，比如精餾柱或者吸收柱。

用于結構化填料的示例在WO97/16247中示出。WO97/16247的結構化填料由沿所設計的流體流動方向接連布置的多個填料元件構成。結構化填料因此形成在柱中層疊于彼此之上的多個填料元件中的一個。每個填料元件包括構造成以面對面關系布置的卷曲材料片的多個填料層。填料層中的每個設置有波紋，所述波紋在片材的相對端之間相對于流體流動的方向傾斜地延伸。在連續的填料元件之間的每個界面處以連續相施加有用于使壓力下降減小的器件。用于使壓力減小的該器件被布置在界面處或者附近，并且該器件由緊鄰界面的波紋的構造上的局部變化構成。每個填料元件的卷曲（crimped）片材的至少一部分具有卷曲角度延伸至界面的至少一部分波紋。填料層具有波紋端部部段，其終止于從波紋端部向波紋的其余部分基本上連續地彎曲的波紋端部部段，從而使得卷曲角度在界面中的至少一個的附近逐漸地變化。此外，抵接在界面處的波紋端部的卷曲角度是平行的，使得離開一個片材的波紋端部中的給定一個的流體流動的角度以相同角度進入鄰接填料元件的抵接波紋片材。在中間部分中的填料元件的本體內的卷曲角度基本上是常數，并且逐漸變化的卷曲角度大于該常數。

與先有解決方案相比，構造的該局部變化所適用的每個填料層的部分已意外地導致降低的壓力下降。

然而，第一和第二端部部分的引入需要更復雜的制造工藝。因此，依據WO97/16247的填料層的制造需要逐步的方法，其包括多個形成步驟。一種可能的制造方法在美國6,461,559中公開。該方法涉及將波紋圖案成形到條狀膜上的第一步驟以及至少第二步驟，其中用于該波紋圖案的第一和第二端部部分被成形。第一和第二端部部分由輥形成，所述輥將用于端部部分中的每個的波紋圖案施加到在先的波紋片上。波紋圖案涉及波紋角度的逐漸變化。多個輥可以相對于片材以順次關系被布置，因此片材通過輥，以便成形波紋圖案。

根據US?6,461,559的教導，因此有必要預知用于形成主要部分的波紋的片材成形工具和用于施加第一和第二端部部分的逐漸變化的波紋圖案的輥工具。

因此，本發明的目的是提出一種改善的片材成形工具，其允許在單個步驟中完成具有主要部分和至少一個端部部分的波紋片的制造。因此，本發明的一個目的是簡化制造工藝。

在文獻EP?1?231?051?B1中，已經公開了一種沖壓工具，其允許在從其中穿過的金屬條上施加折疊和按壓操作。該工具包括彼此相對地布置的兩個模具。模具中的每個具有基本上對應于結構化的填料層的形狀的形狀。EP?1?231?051?B1的填料層是如WO97/16247中公開的波紋片。

操作中，沖壓工具的模具是閉合的。由此，片材被俘獲在模具之間，并且模具之間的距離基本上對應于片材的厚度。當兩個模具被閉合時，壓力被施加到片材上。由此，模具的結構被施加到片材上，用以將它成形為波紋片。由于片材在沖壓操作期間被俘獲在模具之間這個事實，片材受到高的局部應力，特別是在其端部部分。該應力可能導致片材在端部部分的每個中發生局部的彈性變形。因此，在模具已經被打開之后，波紋的形狀可能受到變化，原因是由于其部分地恢復為原始形狀。與波紋片的主要部分相比，該影響在端部部分處導致次等高度的波紋。如EP?1?231?051?B1公開的沖壓工具生成具有變化高度的波紋的結構化填料片材。該工具特意允許波紋高度在端部部分更低。

當波紋片被釘在一起以形成結構化填料時，相鄰波紋片彼此接觸。如果波紋的高度在端部部分和在主要部分不同，則相鄰片材只在主要部分接觸。這對由多個這種波紋片形成的結構化填料的穩定性具有負面影響。因此，結構化填料層的對齊變得更困難。此外，可能由于偏移而發生不對稱性。這類不對稱性可能導致在操作期間經過結構化填料的流體的分布不均，并由此降低質量傳遞設備的性能。

因此，本發明的一個目的是增加具有主要部分和至少一個端部部分的波紋片的制造精度，以便提供具有恒定高度的波紋片。

波紋片的波紋的高度被定義為波谷與波峰之間的垂直距離（normal?distance）。慣常地，波紋的高度在5mm～50mm之間的范圍內。