專利名稱：制造有序填料的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制造成型薄板的方法，其中薄板具有皺褶波紋，皺褶波紋相對于薄板的邊緣傾斜延伸并具有一個基本恒定的傾斜角，并且其中皺褶波紋形薄板的至少一個邊緣區(qū)域發(fā)生變形。而且，本發(fā)明涉及一種制造有序填料的方法，其中皺褶波紋形薄板的至少一個邊緣區(qū)域發(fā)生變形，并且已經以此方式變形的薄板的相重性(multiplicity)被設計成相互平行。另外，本發(fā)明涉及一種制造成型薄板的相應裝置，其具有一個用于使薄板具有皺褶波紋的第一變形單元，以及一個用于使薄板的至少一個邊緣區(qū)域變形的第二變形單元。
背景技術：
有序填料常常被用于物料的分離柱和/或兩種流體之間的熱交換器。這種類型的填料具有多個垂直設置的金屬填料薄板(metal packingsheet)，其中至少一部分具有從頂部向下傾斜延伸的皺褶波紋。在下文中，術語“皺褶波紋”應當理解為，被施加到金屬填料薄板上并形成用于供應給填料的流體的液流通道的任何結構。這種類型的液流通道能夠通過折疊、卷邊、彎曲該金屬薄板或者以其它一些方式使之成形而制造。單個的金屬填料薄板被與填料相互鄰接地設置，以這樣一種方式，即相鄰的金屬填料薄板的傾斜延伸的液流通道相互交叉。
我們知道，通過改進所述金屬填料薄板的下部邊緣區(qū)域的流體排水結構，就能夠使在這種類型的有序填料方面的生產量得到極大提高。
假如多種填料被相互位于其上地設置，則它們通常以這樣的方式定位，為了使流體在所述柱中獲得更加均勻的分布，它們的液流通道在每種情形下都彼此相對旋轉90°。然而，這樣帶來的缺點是，在兩種填料彼此位于其上并相互鄰接的位置，用于氣體流過填料的流阻就變得特別高，因為從下部填料向上流動的氣體不得不將方向改變至新的折疊方向，以便進入上部填料的液流通道。
同時，在填料相互鄰接的位置，液壓橫截面被較大地減小。由于正在向下流動的流體相互影響，在頂部填料的底部邊緣，流體聚集堵塞，使液壓橫截面變窄。
有幾種不同的公知方法用于緩解這些問題并提高有序填料的生產量。比如，在EP0707885A1中提出，為金屬填料薄板的上部或下部邊緣區(qū)域設置垂直通道。然后，在被相互位于其上設置的兩種填料彼此鄰近的位置，向上流動的氣體不會必須改變它的流動方向，或者至少是僅僅以很小的程度必須這樣做，從而大大地減小流阻。
EP1044787B1描述了一種用于制造這類填料的方法，其中在填料的邊界處通道垂直延伸。一塊平面帶鋼(sheet strip)被傳送到一個成形單元并被打褶，所形成的邊緣相對于帶鋼的邊界具有一個恒定的傾斜角。在再一個成形單元中，在帶鋼的邊界區(qū)域，借助于一對輥子通過塑性變形消除邊緣，同時被彎曲邊緣取代，該彎曲邊緣的傾斜角度從帶鋼的中心區(qū)域向邊界連續(xù)地增大。
然而，采用上述建議的方法，在一個變形步驟中僅僅可能使兩個直接相鄰的邊緣發(fā)生變形。在變形期間所形成的一個邊緣一旦與原始帶鋼的一個鄰近邊緣交叉，就需要另一個變形步驟。由于該邊界區(qū)域需要多次變形，這就很難維持該生產線的初始循環(huán)速率。
US2002/0112811A1同樣也描述了一種用于制造金屬填料薄板的方法，所述薄板具有一種通道結構，其中在金屬填料薄板的上部和下部邊緣區(qū)域的通道垂直延伸，而在這些區(qū)域之間，它們相對于所述上部和下部填料邊緣而傾斜延伸。在此方法中，通過兩個錘在所述步驟中，一塊平面的金屬填料薄板被變形，所述錘以彼此相對振動的方式移動并且每個錘為金屬填料薄板提供所需要的修正。
由于在此方法中，金屬填料薄板是在它的整個寬度上同時變形的，在一次變形步驟中，在金屬填料薄板上僅僅能夠制造出少量的通道。否則，金屬填料薄板將會遭受過度的變形。因而，為了在整個金屬薄板上形成所述通道結構，就需要大量的變形步驟。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種方法，其允許皺褶波紋金屬填料薄板具有變形的邊緣區(qū)域，并且使得具有這類金屬填料薄板的填料能夠以與傳統(tǒng)的沒有變形的金屬填料薄板或者傳統(tǒng)的填料大致相同的速度被制造。而且，還提供一種用于實現此目的的裝置。
根據本發(fā)明的目的是通過一種在序言中所描述的方法來實現的，其中，通過一種沖壓式(ram-like)的變形工具使該邊緣區(qū)域變形，該工具交替地與該邊緣區(qū)域接觸并從該邊緣區(qū)域離開。
根據本發(fā)明，制造一種有序填料，通過一個沖壓式的變形工具，皺褶波紋板的至少一個邊緣區(qū)域被變形，該工具交替地與該邊緣區(qū)域接觸并從該邊緣區(qū)域離開，并且將已經以此方式被變形的薄板的相重性設計成相互平行。在這點上，已經證實是有利的，首先根據本發(fā)明使薄板的該邊緣區(qū)域變形，然后按照所需填料件的尺寸大小將該薄板分成單個的部件。
所述部件最好是當另一件薄板的邊緣區(qū)域變形時同時移動。當沖壓式工具正作用在該薄板的某一邊緣區(qū)域時，與此同時，另一個部件被從該薄板上切斷。實事是，邊緣區(qū)域的變形發(fā)生在與薄板的一個部件被切除的同時，在任何情形下該薄板是需要的，與制造一種沒有變形區(qū)域的薄板所需的時間相比，根據本發(fā)明制造所需的時間不大，或者僅僅是可以忽略的大。
一種適用于本發(fā)明的用于制造皺褶波紋薄板的裝置，具有一個用于使該薄板具有皺褶波紋的第一變形單元，以及一個用于使該薄板的至少一個邊緣區(qū)域變形的第二變形單元。根據本發(fā)明，所述第二變形單元被設計成一個沖壓式變形工具，其交替地與該邊緣區(qū)域接觸并從該邊緣區(qū)域離開。
術語“邊緣區(qū)域”將被理解為所述薄板的一個帶狀部分，它平行于薄板的一個邊緣延伸。該邊緣區(qū)域的大小可以變化，但是最好是占據薄板的至多10％，比如最多5％。所述薄板的位于這兩個邊緣區(qū)域之間的區(qū)域，或者假如僅僅一個邊緣區(qū)域將被變形，則在所述薄板的該邊緣區(qū)域與相對邊緣之間的區(qū)域被認為是主區(qū)域。
在下文中，術語“向上”和“向下”是指，在它已經被正確安裝在比如一臺質量傳遞柱內之后，流體流過填料的流動方向。因而，上部邊緣區(qū)域沿著所述金屬填料薄板的流體通過它進入由該金屬板形成的所述液流通道的那個邊緣延伸，而下部邊緣區(qū)域則沿著該金屬板的流體通過它再次離開該液流通道的那個邊緣延伸。
本發(fā)明特別適用于制造一種結構化的金屬板。為此，在下文中，所采用的術語“薄板”和“金屬填料薄板”在某些情形下含義是相同的。然而，不要將這樣的措詞認為是代表對本發(fā)明的金屬板結構的任何限制。根據本發(fā)明的方法同樣適用于由其它材料比如塑料制成的薄板的變形。
根據本發(fā)明，一種成型薄板，尤其是一種用于有序填料的金屬填料薄板，具有皺褶波紋，皺褶波紋相對于該薄板的邊緣傾斜延伸并具有一個基本恒定的傾斜角。最好是，該皺褶波紋延續(xù)到薄板的邊緣區(qū)域，也有可能僅僅是薄板的所述主區(qū)域設有皺褶波紋，并且在此方法步驟中所述邊緣區(qū)域不被結構化。
所述皺褶波紋板的至少一個邊緣區(qū)域是通過一個沖壓式變形工具變形的。該變形工具被設計成一種錘子形式并向薄板的邊緣區(qū)域施加所需的變形。該變形工具被壓到薄板上，結果，由于機械力的作用，在此邊緣區(qū)域內的薄板結構被改變，然后，該變形工具被再次提升離開薄板，并且變形工具與薄板在薄板平面內彼此相對移動，從而借助于變形工具，使薄板的再一部分能夠被改變。
為了制造一種有序填料，具有根據本發(fā)明所制造的被改變的邊緣區(qū)域的所述皺褶波紋板，被相互平行地設置并且通常被連接在一起。然后，所述單個的薄板或者金屬填料薄板具有一個主區(qū)域，該主區(qū)域具有由所述皺褶波紋形成的液流通道，以及一個或兩個邊緣區(qū)域，在邊緣區(qū)域內，薄板的結構偏離于主區(qū)域內的結構。
最好是，所述主區(qū)域內的皺褶波紋具有一個基本恒定的傾斜角，也是通過一種沖壓式變形工具制造的。然而，作為沖壓式變形工具的一種選擇，與在序言中所述的如EP1044787B1中所描述的方法相類似，也有可能采用一個或者多個有槽軋輥，這些軋輥滾壓在被用作原材料的薄板上，并且在此方法中，將存在于輥子上的輪廓傳遞到薄板的主區(qū)域上。
在用以使邊緣區(qū)域改變的各種建議中，為了減小氣體進入填料層的流阻，已經證實對傾斜角進行修改是特別有利的。最好是，所述邊緣區(qū)域以這樣一種方式變形，即在該邊緣區(qū)域，皺褶波紋相對于限定出該邊緣區(qū)域的薄板邊緣的傾斜角要比變形前皺褶波紋的恒定傾斜角大。最好是，在該邊緣區(qū)域皺褶波紋的傾斜角大于80°，特別優(yōu)選的是接近90°。
正如序言中所述，通常是在精餾塔中的情形，即多個填料層被設置成相互位于其上，在此情形下，在兩個填料層相互鄰接的位置發(fā)生氣體流阻增大。因而，從流體動力學的角度來講，假如兩個填料層的金屬填料薄板的鄰近邊緣區(qū)域都是根據本發(fā)明而變形的，則是特別有利的。通過使所述邊緣區(qū)域進行合適的變形，就有可能顯著地減小對氣體的阻力，此氣體是指來自于由下部填料層上的皺褶波紋所形成通道的氣體以及進入填料層的通道的氣體。
另一方面，從制造技術的角度來講，根據本發(fā)明，僅僅薄板的一個邊緣區(qū)域被變形通常是更加有利的。已經發(fā)現，假如僅僅是一個，最好是兩個填料層的相互鄰接的兩個邊緣區(qū)域中的下部邊緣區(qū)域被根據本發(fā)明變形，則也能夠基本上獲得流體動力學的優(yōu)點。
有利的是，所述薄板在邊緣區(qū)域變形之前設有一個穿孔和/或細縫花紋，以便提高由薄板制造填料的效率。
根據本發(fā)明，薄板或者金屬填料薄板在兩個步驟中被結構化。首先，在薄板的整個寬度上或者至少在薄板的主區(qū)域上施加皺褶波紋，使通道相對于薄板邊緣傾斜延伸。在第二步驟中，借助于一個沖壓式變形工具，使兩個邊緣區(qū)域中的至少一個邊緣區(qū)域，即上部和/或下部邊緣區(qū)域改變。
本發(fā)明利用了使用一個沖壓式變形工具同時使薄板的較大部分變形的可能性。理論上，通過一個單一的沖壓式沖壓操作就能夠使任何所需長度的邊緣區(qū)域變形。實際上，最好是使用錘子，它能夠使邊緣區(qū)域在0.5m至1.5m之間的長度上變形。
在此方法中，通過薄板不是在它的整個寬度上、而是僅僅只在一個邊緣區(qū)域內變形，就可以避免薄板以一種非故意的方式連續(xù)變形的危險。因而本發(fā)明允許所確定的薄板結構，尤其是所確定的薄板的至少一個邊緣區(qū)域變形，具有一個高的循環(huán)率。
有利的是，薄板通過一個第一變形單元，其中薄板被形成有皺褶波紋，并且在其后立即根據本發(fā)明使邊緣區(qū)域變形。制造速度沒被降低，或者是，與制造沒有被改變的邊緣區(qū)域的填料相比，僅僅降低一個可以忽略的程度。


下面將結合附圖并基于本發(fā)明的一個示例性實施例，對本發(fā)明以及本發(fā)明的進一步細節(jié)進行更加詳細的說明，其中附圖1示出根據本發(fā)明的一種用于制造金屬填料薄板的裝置的平面圖。
具體實施例方式
附圖示出一種用于制造金屬填料薄板的裝置。在它們已經被結構化之后，大量的這類金屬填料薄板被設置成相互平行，以便制造一種有序填料。
所用的原始材料是一種多孔的鋁板1。鋁板1被從一個薄板卷上展開并被送到一個第一變形單元2。在該變形單元2中，鋁板被形成有比如三角形的或者正弦曲線形的皺褶波紋。該金屬板1可以通過一個沖壓式變形工具或者通過一個滾壓處理而形成皺褶波紋。
在前述過程的情形下，金屬板1被協(xié)調地送到變形單元2，然后通過所述沖壓式變形工具將皺褶波紋壓印在金屬板上，然后，金屬板再被傳送一段距離，以便使剛剛已被形成皺褶波紋的部分離開該變形單元，而還沒有被形成皺褶波紋的部分進入變形單元。
離開該變形單元2的金屬板3具有通道，所述通道相對于金屬板的邊緣4以一個基本恒定的角度，比如45°或60°傾斜延伸。所述皺褶波紋延伸在金屬板3的整個寬度上，即，從金屬板邊緣4延伸到相對的金屬板邊緣5。
根據本發(fā)明，所述鋁板1在兩個步驟中變形。因而，在第一變形單元2的下游有一個變形工具6，該工具用于改變已經被形成皺褶波紋的金屬板3的結構。為此，所述變形工具6沿著金屬板邊緣4在一個窄的邊緣區(qū)域對所述帶皺褶波紋的金屬板3進行處理，該邊緣區(qū)域達到金屬板1，3總寬度的大約1至5％。
所述變形工具6被設計成一種錘子形式，它被壓到金屬板3上并改變金屬板3的現有結構。變形工具6以這樣的方式沿著邊緣4改變所述邊緣區(qū)域，即，所述具有比如約45°或60°的通道的傾斜角以一種在技術上可行的半徑逐漸地合并成一個相對于所述金屬板邊緣4的約90°的角度。
一旦離開變形工具6，就形成一塊被結構化的金屬板7，在其寬度的大部分上具有一個相對于金屬板邊緣4的45°或60°的傾斜角，但是在沿邊緣4的一個邊緣帶上已經以這樣的方式被改變，即，通道的傾斜角逐漸地合并成一直角。
然后，借助于切斷刀片8，部件9被從金屬板7上切斷，以致符合金屬填料薄板的所需要的尺寸。最好是，在錘子6正被壓到金屬板3上的同時，切斷一塊部件9。這意味著，制造金屬填料薄板的循環(huán)率沒有受到根據本發(fā)明所附加改變的影響。因而，根據本發(fā)明，在兩個步驟中已經被變形的一塊金屬填料薄板能夠被與傳統(tǒng)金屬填料薄板一樣快的速度制造，后者在僅一個單一變形步驟中已經被結構化。
還有可能的是，不僅僅是使沿邊緣4的條帶變形，而是沿金屬板邊緣4和5的兩個邊緣區(qū)域都變形。在此情形下，還可以在變形單元6的下游或者與之平行地連接另一個變形單元，以便在鄰接薄板邊緣5的邊緣區(qū)域施加變形。此時，最好是所述變形單元6和該另一變形單元同時作用在薄板上，以便不降低制造的循環(huán)率。概括地說，假如不連續(xù)操作的所有裝置盡可能同時地作用在薄板上-通常是作用在薄板的不同部件或者部分上，這是有利的。
為了制造一有序填料，多個部件9被相互平行地設置，可能除了所述邊緣區(qū)域以外，使相鄰金屬填料薄板9的通道相互交叉。比如，這類填料被用于低溫空氣精餾裝置的精餾塔中的物料和熱交換器。
權利要求
1.一種制造成型薄板的方法，其中薄板具有皺褶波紋，皺褶波紋相對于薄板的邊緣傾斜延伸并具有一個基本恒定的傾斜角，其中皺褶波紋薄板的至少一個邊緣區(qū)域被變形，其特征在于通過一個沖壓式變形工具(6)使所述邊緣區(qū)域變形，該變形工具交替地與該邊緣區(qū)域接觸并從該邊緣區(qū)域離開。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于通過一個沖壓式變形工具(2)使所述薄板(1)具有所述皺褶波紋(3)。
3.按照權利要求1所述的方法，其特征在于通過一個或多個有槽軋輥使所述薄板(1)具有所述皺褶波紋(3)。
4.按照權利要求1至3任一項所述的方法，其特征在于在所述邊緣區(qū)域，皺褶波紋以這樣一種方式變形，即它相對于限定該邊緣區(qū)域的薄板邊緣(4)的傾斜角大于在此變形前皺褶波紋(3)的恒定傾斜角。
5.按照權利要求4所述的方法，其特征在于在所述邊緣區(qū)域皺褶波紋的傾斜角大于800，最好是約900。
6.按照權利要求1至5任一項所述的方法，其特征在于所述薄板的兩個相對邊緣區(qū)域被變形。
7.按照權利要求1至5任一項所述的方法，其特征在于僅僅所述薄板(3)的一個邊緣區(qū)域被變形。
8.按照權利要求1至7任一項所述的方法，其特征在于在所述邊緣區(qū)域變形之前，所述薄板設有穿孔和/或細縫花紋。
9.按照權利要求1至8任一項所述的方法，其特征在于在所述邊緣區(qū)域變形之后，一個部件被從薄板上切斷，可以在一個邊緣區(qū)域變形的同時執(zhí)行部件的這種切斷操作。
10.一種制造有序填料的方法，其中皺褶波紋薄板的至少一個邊緣區(qū)域被變形，并且已經以此方式變形的薄板的相重性被設計成相互平行，其特征在于通過一個沖壓式變形工具(6)使所述邊緣區(qū)域變形，該變形工具交替地與該邊緣區(qū)域接觸并從該邊緣區(qū)域離開。
11.按照權利要求10所述的方法，其特征在于首先，所述薄板(3)的所述邊緣區(qū)域被變形，然后部件(9)被從該薄板上切斷，之后所述部件被設置成相互平行。
12.一種制造成型薄板的裝置，其具有一個用于使薄板具有皺褶波紋的第一變形單元，以及一個用于使薄板的至少一個邊緣區(qū)域變形的第二變形單元，其特征在于所述第二變形單元(6)被設計成一個沖壓式變形工具，該變形工具交替地與該邊緣區(qū)域接觸并從該邊緣區(qū)域離開。
13.按照權利要求12所述的裝置，其特征在于為了使與已經利用所述第二變形單元變形的所述邊緣區(qū)域相對的邊緣區(qū)域變形，設有一個第三變形單元，其被設計成一個沖壓式變形工具。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造成型薄板的方法和裝置，其中薄板具有皺褶波紋，皺褶波紋相對于薄板的邊緣傾斜延伸并具有一個基本恒定的傾斜角。借助于一個沖壓式變形工具(6)使薄板的至少一個邊緣區(qū)域變形，該變形工具交替地與該邊緣區(qū)域接觸并從該邊緣區(qū)域離開。
文檔編號B21D13/00GK1579663SQ20041005742
公開日2005年2月16日 申請日期2004年8月12日 優(yōu)先權日2003年8月12日
發(fā)明者彼得·本德爾, 哈拉爾德·蘭克 申請人:林德股份公司