用于制造波紋片的片材成形工具和方法
【專利摘要】一種用于制造波紋片的片材成形工具(1)具有下工具元件(40)和上工具元件(50)，上工具元件和下工具元件中的每個具有前側(cè)(23、33、41)和后側(cè)(25、35、42)。下工具元件(40)包括第一基底元件(2、4、6、8)和從所述第一基底元件(2、4、6、8)伸出的第一指狀元件(3、5、7、9)。第一指狀元件(3、5、7、9)形成用于在片材中形成波峰的第一脊部(22、24、26、28)。上工具元件(50)包括第二基底元件(12、14)和從所述第二基底元件(12、14)伸出的第二指狀元件(13、15)，第二指狀元件(13、15)形成用于在所述片材中形成波谷的第二脊部(32、34)。第一脊部(22、24、26、28)被布置成與第二脊部(32、34)相對，并且第一脊部(22、24、26、28)相對于第二脊部(32、34)存在偏移，以便允許第一指狀元件(3、5、7、9)和第二指狀元件(13、15)在接合位置接合。第一脊部(22、24、26、28)和第二脊部(32、34)中的每個包括主要部分(20)和端部部分(11、21)，并且主要部分(20)中的第一脊部(22、24、26、28)和第二脊部(32、34)中的每個與對應(yīng)前側(cè)(23、33、41)之間的角度?(36)至少部分地不同于端部部分(11、21)中的第一脊部(22、24、26、28)和第二脊部(32、34)中的每個與對應(yīng)前側(cè)之間的角度，并且在接合位置在第一指狀元件(3、5、7、9)與相鄰的第二指狀元件(13、15)之間設(shè)置有空間。
【專利說明】用于制造波紋片的片材成形工具和方法
[0001]本發(fā)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(jié)構(gòu)化填料(structured packing)的層。這種結(jié)構(gòu)化填料可以被用作質(zhì)量傳遞設(shè)備中的設(shè)施，用于改善流動穿過質(zhì)量傳遞設(shè)備的至少兩種流體相之間的質(zhì)量或者熱傳遞。流體相可以包括氣相和液相。質(zhì)量傳遞設(shè)備可以被構(gòu)造成用以進行涉及這種質(zhì)量傳遞的單元操作的質(zhì)量傳遞柱，比如精餾柱或者吸收柱。
[0002]用于結(jié)構(gòu)化填料的示例在W097/16247中示出。W097/16247的結(jié)構(gòu)化填料由沿所設(shè)計的流體流動方向接連布置的多個填料元件構(gòu)成。結(jié)構(gòu)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(gòu)造成以面對面關(guān)系布置的卷曲材料片的多個填料層。填料層中的每個設(shè)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(xù)的填料元件之間的每個界面處以連續(xù)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(gòu)造上的局部變化構(gòu)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(xù)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(nèi)的卷曲角度基本上是常數(shù)，并且逐漸變化的卷曲角度大于該常數(shù)。
[0003]與先有解決方案相比，構(gòu)造的該局部變化所適用的每個填料層的部分已意外地導(dǎo)致降低的壓力下降。
[0004]然而，第一和第二端部部分的引入需要更復(fù)雜的制造工藝。因此，依據(jù)W097/16247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(guān)系被布置，因此片材通過輥，以便成形波紋圖案。
[0005]根據(jù)US 6，461，559的教導(dǎo)，因此有必要預(yù)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。
[0006]因此，本發(fā)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(fā)明的一個目的是簡化制造工藝。
[0007]在文獻EP I 231 051 BI中，已經(jīng)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(yīng)于結(jié)構(gòu)化的填料層的形狀的形狀。EP I 231 051 BI的填料層是如W097/16247中公開的波紋片。[0008]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(yīng)于片材的厚度。當(dāng)兩個模具被閉合時，壓力被施加到片材上。由此，模具的結(jié)構(gòu)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(yīng)力，特別是在其端部部分。該應(yīng)力可能導(dǎo)致片材在端部部分的每個中發(fā)生局部的彈性變形。因此，在模具已經(jīng)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(fù)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(dǎo)致次等高度的波紋。如EP I 231 051 BI公開的沖壓工具生成具有變化高度的波紋的結(jié)構(gòu)化填料片材。該工具特意允許波紋高度在端部部分更低。
[0009]當(dāng)波紋片被釘在一起以形成結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)化填料的穩(wěn)定性具有負面影響。因此，結(jié)構(gòu)化填料層的對齊變得更困難。此外，可能由于偏移而發(fā)生不對稱性。這類不對稱性可能導(dǎo)致在操作期間經(jīng)過結(jié)構(gòu)化填料的流體的分布不均，并由此降低質(zhì)量傳遞設(shè)備的性能。
[0010]因此，本發(fā)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，以便提供具有恒定聞度的波紋片。
[0011]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(nèi)。
[0012]該目的通過具有下工具元件和上工具元件的用于制造波紋片的片材成形工具來得以實現(xiàn)。上工具元件和下工具元件具有前側(cè)和后側(cè)。片材被布置在下工具元件與上工具元件之間。片材從前側(cè)移動至后側(cè)。下工具元件包括第一基底元件和從所述第一基底元件伸出的第一指狀元件。第一指狀元件形成用于在片材中形成波峰的第一脊部。上工具元件包括第二基底元件和從所述第二基底元件伸出的第二指狀元件，第二指狀元件形成用于在所述片材中形成波谷的第二脊部。第一脊部被布置成與第二脊部相對，并且第一脊部相對于第二脊部存在偏移，以便允許第一指狀元件和第二指狀元件在接合位置接合。第一脊部和第二脊部中的每個包括主要部分和端部部分。主要部分中的第一脊部和第二脊部中的每個與對應(yīng)前側(cè)之間的角度β至少部分地不同于端部部分中的第一脊部和第二脊部中的每個與對應(yīng)前側(cè)之間的角度。在接合位置在第一指狀元件與相鄰的第二指狀元件之間設(shè)置有空間。該空間在片材進入形狀成形工具的平面中被測量。該空間因此是開放空間。當(dāng)上下工具元件處于它們的接合位置時，該開放空間存在于主要部分以及端部部分之間。片材因此只在形成其頂部部分的指狀元件的脊部處從而在峰頂處與上下工具元件接觸。在第一指狀元件的脊部與第二指狀元件的脊部之間，片材不與任一指狀元件接觸，但是被允許自由地形成在兩個相鄰頂部部分之間的空間中。
[0013]由形狀成形工具形成的填料層因此是波紋片。波紋與質(zhì)量傳遞設(shè)備的軸線形成傾斜角度S。這種波紋的該傾斜角度δ通常處于10°?70°之間。波紋片具有主要部段和端部部段。主要部段和端部部段中的每個設(shè)置有波紋，或在多數(shù)情況下設(shè)置有多個波紋。端部部段的波紋的傾斜角度不同于主要部段的傾斜角度S。在一實施例中，可以提供第一和第二端部部段。主要部段可以被布置在第一端部部段與第二端部部段之間。第一和第二端部部段的波紋的傾斜角度可以逐漸地變化，而主要部段中的波紋的傾斜角度S可以是恒定的。第一和第二端部部段中的角度的逐漸變化導(dǎo)致波紋與流體流動的主方向形成的角度的減小，所述流體流動的主方向通常對應(yīng)于質(zhì)量傳遞設(shè)備的主軸線。在片材的邊緣處，角度可以被降低為0°。在該情況下，波紋被取向為平行于質(zhì)量傳遞設(shè)備的軸線。
[0014]片材可以特別是薄壁金屬片材或織物。在接合位置，由于第一和第二脊部的接合，在片材上通過其變形而形成波紋。片材被折疊在第一和第二脊部之上。由此，波狀結(jié)構(gòu)被施加到片材上。脊部中的每個形成指狀元件的頂部部分。指狀元件具有比基底元件更小的厚度。從基底元件到指狀元件的厚度過渡涉及臺階。指狀元件具有第一面和第二面。第一面被取向為朝向工具的前端。第二面被取向為朝向工具的后端。工具的前端接收將被形成波紋的片材。波紋片工具的后端離開工具。第一面可以至少部分地在與第二面所在的平面平行的平面中延伸。
[0015]在第一與第二指狀元件之間提供的空間大于波紋片的厚度。有利地，該空間大于波紋片的厚度的兩倍。波紋片一般具有小于2mm的厚度，優(yōu)選Imm或更小。在一特別優(yōu)選的實施例中，波紋片的厚度在0.1mm到0.2mm(包括0.2mm)的范圍內(nèi)。該空間大于2mm,特別大于3mm,特別優(yōu)選大于4_。
[0016]片材在最簡單的型式中可以由鋼制成。根據(jù)通過波紋片的流體的化學(xué)成分，當(dāng)在質(zhì)量傳遞設(shè)備中操作時，片材也可以由鈦、鋁、銅或其合金制成，或者被涂覆有比如陶瓷涂層等涂層。片材可以包括絲網(wǎng)(gauze)，特別包括金屬線材絲網(wǎng)。復(fù)合材料絲網(wǎng)可以作為替代而被施加，這種復(fù)合材料絲網(wǎng)包括金屬線材和非金屬材料的線材。對于非金屬材料，可以采用任何類型的碳基材料。根據(jù)一替代實施例，可以采用玻璃或玄武巖。因此，特別地，可以采用有機成分，比如聚合物。這類聚合物可以包括如被采用來用于織物材料的聚酯、硅樹月旨、聚乙烯、聚丙烯、聚醚醚酮、聚對苯二甲酸酯(polyterephtalate)、聚碳酸酯、聚交酯,這僅是舉幾個新示例。
[0017]第一和第二脊部的形狀是相同的。然而，由于第二脊部被布置在工具中與第一脊部相對這個事實，第二脊部被布置成鏡面對稱布置，第二脊部偏移達兩個相鄰第一脊部之間的距離的一半。在一實施例中，多個第一脊部和/或多個第二脊部可以被預(yù)知，因此第一和第二脊部中至少一者的多個可以被預(yù)知。
[0018]第一和第二脊部中的每個可以具有第一端部部分和第二端部部分。第一和第二端部部分從主要部分延伸。前側(cè)與所述第一脊部或第二脊部之間的角度在第一和第二端部部分中的至少一個中可以逐漸變化。特別地，前側(cè)與第一脊部或第二脊部之間的角度在主要部分中可以是恒定的。因此，鄰近主要部分的第一或第二端部部分的角度與主要部分的角度對應(yīng)，而在前側(cè)與第一和第二脊部之間的第一或第二端部部分的邊緣處的角度可以降低為0°。由此，相對于橫向片材邊緣，相鄰于端部部分的片材的邊緣處的波紋角度接近90°，或者可以甚至達到90°。第一和/或第二橫向片材側(cè)平行于片材通過片材成形工具的前進方向。如果片材被用作用于布置在質(zhì)量傳遞設(shè)備中的結(jié)構(gòu)化填料的層，則在片材的第一和/或第二橫向側(cè)的波紋平行于柱主軸線延伸，因此在多數(shù)情況下是在垂直方向上。
[0019]第一或第二脊部可以具有倒圓頂部部分。由此，與在頂部部分被形成為尖峰的情況下相比，在頂部部分處的局部彎曲應(yīng)力可以被更好地分布。如果倒圓頂部部分被預(yù)知至少在第一和第二端部部分中，則片材可以圍繞頂部部分平穩(wěn)地配合，由此采用頂部部分的精確形狀。在一實施例中，端部部分處的倒圓頂部部分具有的曲率半徑大于主要部分的曲率半徑。曲率半徑的逐步或連續(xù)的變化導(dǎo)致特別有利的輪廓，原因是由于以下事實:通過折疊來獲得波紋以及通過彎曲來獲得波紋的角度的逐漸變化而被施加到片材上的組合應(yīng)力可以被更好地分布。因此，從主要部分的恒定角度的波紋到一個端部部分或多個端部部分中的可變角度的波紋的過渡是平滑的。由此，獲得恒定高度的波紋。如果這種波紋將被采用來作為結(jié)構(gòu)化填料的層，則這種層沿著波紋的峰頂在層的整個表面之上與相鄰層接觸。使用中，結(jié)構(gòu)化填料的層在波紋片的整個表面之上與相鄰層接觸。這種結(jié)構(gòu)化填料的質(zhì)量傳遞可以在受控狀況下得到執(zhí)行。能夠避免通過形成結(jié)構(gòu)化填料的層的波紋片的表面的流體中的任一個的任何分布不均。
[0020]在一實施例中，倒圓頂部部分的曲率半徑從端部部分向第一或第二脊部的主要部分連續(xù)地減小。
[0021]第一或第二脊部具有將倒圓頂部部分連接至基底元件的直的部分。
[0022]直的部分具有的厚度小于基底元件的厚度。在第一指狀元件與第二指狀元件之間在它們的接合位置預(yù)知一距離。第一指狀元件和所述第二指狀元件的高度在整個主要部段以及第一和第二端部部段中保持基本上恒定。指狀元件的第一和第二端部部段和主要部段的高度相差不大于1%。
[0023]一種用于制造波紋片的方法涉及這樣一個步驟，其中片材根據(jù)前述實施例中的任一個前進到片材成形工具中。然后，通過將第一指狀元件朝向第二指狀元件移動到接合位置，來閉合片材成形工具。由此，片材被折疊在對應(yīng)第一指狀元件和第二指狀元件的第一脊部和第二脊部之上。接下來，通過將第一指狀元件移動遠離第二指狀元件來打開片材成形工具，并從片材成形工具取出波紋片。然后，再次前進片材，并重復(fù)以上指出的方法步驟。片材成形工具的第一脊部和第二脊部中的每個包括主要部分和端部部分，并且主要部分中的第一脊部和第二脊部中的每個與對應(yīng)前側(cè)之間的角度β至少部分地不同于端部部分中的第一脊部和第二脊部中的每個與對應(yīng)前側(cè)之間的角度。在接合位置在第一指狀元件與相鄰的第二指狀元件之間設(shè)置有空間。
[0024]根據(jù)一實施例的波紋片包括主要部段以及第一端部部段和第二端部部段，并且第一端部部段和第二端部部段與主要部段一起通過被放置于接合位置的第一脊部和第二脊部形成。
[0025]形狀成形工具的指狀元件的第一和第二端部部分只占片材的高度的一小部分，從而只占片材或波紋片的第一橫向側(cè)與第二橫向側(cè)之間的距離的一小部分。根據(jù)一實施例，主要部分占片材的高度的至少40%，優(yōu)選地占片材的高度的至少60%。或者換言之，根據(jù)本實施例，主要部段占波紋片100的高度的至少40%，優(yōu)選占波紋片100的高度的至少60%。
[0026]通過該方法制造的主要部段中的波紋的高度與端部部段中的波紋的高度相差不大于5%，優(yōu)選地不大于3%，特別優(yōu)選不大于1%，尤其不大于0.1%，這是意外的，因為采用片材成形工具的單個步驟制造方法與現(xiàn)有技術(shù)方法相比提供更少的控制可能性?，F(xiàn)有技術(shù)方法需要通過沖壓工具向整個片材沖壓主要部段的波紋，并在后續(xù)單獨步驟中提供第一和第二端部部段的修改結(jié)構(gòu)。在該后續(xù)步驟期間，波紋片受到輥的作用，所述輥通過將片材彎曲到一定程度使得波紋基本上取向為正交于片材的橫向側(cè)中的每個，來施加波紋的修改。
[0027]下面將參考示例性實施例的附圖來更詳細地說明本發(fā)明:
圖1以透視圖示出了工具的下部，
圖2示出了處于打開位置的工具的下部和上部， 圖3示出了圖2中的截面P-P，
圖4示出了圖2中的截面Q-Q，
圖5a示出了片材，
圖5b示出了工具的下部的視圖，
圖5c示出了波紋片，
圖6不出了工具的上部的視圖，
圖7示出了質(zhì)量傳遞設(shè)備和布置在其中的結(jié)構(gòu)化填料，
圖8示出了圖1的工具的下部的視圖，
圖9示出了根據(jù)第二實施例的工具的下部和上部的截面，
圖10示出了根據(jù)第三實施例的工具的下部和上部的截面。
[0028]圖1的片材成形工具以透視圖示出，其上部被省略了，以為簡潔之故，并且為了能夠示出該工具的在常態(tài)下隱藏的元件。下工具元件40具有多個第一基底元件2、4、6、8和第一指狀元件3、5、7、9以及支承結(jié)構(gòu)10。第一基底元件和第一指狀元件中的每個是單體件(unitary piece)。第一基底元件和第一指狀元件被布置成基本上平行的布置。它們由支承結(jié)構(gòu)10支承。此外，還設(shè)置有多個第三指狀元件17、19，其被連接至第三基底元件16、
18。第三指狀元件17、19可以被設(shè)置成以更精確的方式來形成主要部段的波紋，但這絕不是強制性的。
[0029]第一指狀元件3、5、7、9形成用于在片材90中形成波峰的第一脊部22、24、26、28，所述片材90在片材成形工具處于操作中時被放置到第一脊部上。這在圖3、圖4和圖8中示出。
[0030]在根據(jù)圖1或圖8的實施例中，片材90相對于主要部分20的前側(cè)以角度α被供給到形狀成形工具中。片材90 —般為矩形形狀，并具有前緣97、第一橫向側(cè)94和第二橫向側(cè)95。片材通常形成環(huán)帶(或無端帶,endless band)的一部分。片材90被形狀成形工具轉(zhuǎn)變成波紋片100。波紋片100被切割至所需寬度，因此除前緣97外還具有后緣98。前緣97與后緣98之間的最短距離是填料層(packing layer)的寬度。該距離在位于波峰與波谷之間的中間距離處的平面中測得。第一橫向側(cè)94與第二橫向側(cè)95之間的距離通常被稱為填料層的高度。波紋的波峰與波紋的相鄰波谷之間的距離是波紋96的高度。
[0031]由形狀成形工具I形成的填料層因此是波紋片100。波紋與質(zhì)量傳遞設(shè)備(masstransfer apparatus)的主軸線形成傾斜的波紋角度δ ,如圖7所示。對于圖1或圖8的填料層而言，在第一橫向側(cè)94或者第二橫向側(cè)95在填料的邊緣處形成脊部的曲線的切線基本上平行于質(zhì)量傳遞設(shè)備的主軸線。表示這種波紋的傾斜度的波紋角度S —般處于10°?70°之間。波紋片100具有主要部段91以及第一端部部段92和第二端部部段93。主要部段91以及第一和第二端部部段92、93中的每個都布置有多個波紋。第一和第二端部部段92、93中的每個的波紋的傾斜角度不同于主要部段91的傾斜角度δ。主要部段91被布置在第一端部部段92與第二端部部段93之間。第一和第二端部部段92、93的波紋的逐漸變化，而主要部段91中的波紋的傾斜角度δ是基本上恒定的。第一和第二端部部段92、93中的角度的逐漸變化導(dǎo)致波紋所形成的角度的減小，且填料片材的軸線平行于流體流動的主方向，其通常在方向上但并非必須在位置上對應(yīng)于圖7的質(zhì)量傳遞設(shè)備的主軸線，因為結(jié)構(gòu)化填料可以由在質(zhì)量傳遞設(shè)備中彼此鄰接布置的多個磚塊構(gòu)成。質(zhì)量傳遞設(shè)備的主軸線正交于波紋片100的第一橫向側(cè)94和第二橫向側(cè)95。在片材的第一橫向側(cè)94處或者在片材的第二橫向側(cè)95處，角度可以減小為0°。在該情況下，波紋在第一橫向側(cè)94和第二橫向側(cè)95處取向成平行于質(zhì)量傳遞設(shè)備的軸線。
[0032]圖2示出了處于打開位置的上工具元件50以及下工具元件40。上工具元件50具有兩個第二基底元件12、14和從所述第二基底元件12、14伸出的兩個第二指狀元件13、15。第二指狀元件13、15形成用于在片材中形成波谷的第二脊部32、34，這在該圖2中未示出。第一脊部22被布置成與第二脊部32、34相對，并且第一脊部與第二脊部32、34之間存在偏移，以便允許第一指狀元件3和第二指狀元件13、15在接合位置接合。第一脊部22和第二脊部32、34中的每個包括主要部分20以及第一端部部分11和第二端部部分21。
[0033]根據(jù)本實施例，主要部分20占高度的至少60%，優(yōu)選占高度的至少75%?；蛘邠Q言之，根據(jù)本實施例，主要部段91占波紋片100的高度的至少60%，優(yōu)選占高度的至少75%。
[0034]圖3示出了在圖2的位置P-P處的截面。截面P-P位于主要部分20內(nèi)。第一脊部22被示出為與第二脊部32、34處于接合位置。波紋片100的主要部段91被成形在接合位置。
[0035]緊接著倒圓頂部部分的是將倒圓頂部部分連接至基底元件的直的部分。第一脊部具有波峰以及從所述波峰延伸并形成所述第一指狀元件3的尖端的第一和第二側(cè)面。緊接著所述第一指狀元件3的尖端的是本體，其有利地成形為直的部分。這意味著第一和第二側(cè)面被布置成彼此平行。直的部分具有的厚度小于基底元件的厚度。
[0036]第二指狀元件13、15與第一指狀元件3具有相同的結(jié)構(gòu)。相鄰第二指狀元件的相對側(cè)面之間的距離大于第一指狀元件的直的部分的厚度。因此，第一指狀元件可以伸出到提供于相鄰第二指狀元件的相對側(cè)面之間的空間中。突部的深度基本上對應(yīng)于接合位置，并且基本上等于波紋96的高度。它是波紋的高度減去片材的兩倍厚度。然而，它以某種方式對應(yīng)于即它取決于波紋高度，或者它是波紋高度的函數(shù)。這意味著在第一脊部22的波峰與第二脊部32、34的波峰之間，波紋可以自由地采用其形狀。
[0037]第二基底元件12、14的厚度大于對應(yīng)第二指狀元件13、15的厚度。如果第二基底元件12、14沿它們的公用側(cè)面處于接觸關(guān)系，則它們的厚度大于第一指狀元件3的兩倍厚度。根據(jù)圖3的實施例，第一指狀元件3和第二指狀元件13、15具有相同的厚度。第一基底元件2和第二基底元件12、14也具有相同的厚度。
[0038]根據(jù)一個實施例，指狀元件之間的距離可以是可變的。作為再一可選方案，相鄰指狀元件之間的距離通過間隔元件獲得，比如如圖9或圖10中所示。
[0039]圖4不出了圖2的截面Q-Q。截面Q-Q位于第一脊部22的第一或第二端部部分
11、21內(nèi)，其示出為與第二脊部32、34處于接合位置。在圖4中，波紋片100的第一端部部段92被成形在第一脊部22與第二脊部32、34的接合位置中?；自椭笭钤牟贾脤?yīng)于如協(xié)同圖3所描述的布置。然而，第一指狀元件3和第二指狀元件具有倒圓的頂部部分。因此，第一脊部22和第二脊部32、34的波峰具有比圖3的波峰更大的曲率半徑。因此，在第一和第二端部部分11、21中的每個處的倒圓頂部部分可以具有比主要部分20的曲率半徑更大的曲率半徑。從例如在圖3中示出的頂部部分和例如在圖4中示出的頂部部分的形狀的過渡可以逐漸地改變。另一種可選方案是，過渡可以是臺階式的。在圖2中，第一和第二端部部分11、21中的每個被細分成兩個子部段。在圖2的最外側(cè)子部段中的頂部部分的曲率半徑大于在第一和第二端部部分11、21的最內(nèi)側(cè)子部段中的頂部部分的曲率半徑。第一和第二端部部分11、21的最內(nèi)側(cè)子部段中的頂部部分的曲率半徑大于主要部分20的頂部部分的曲率半徑。
[0040]圖5a示出了片材90的一部分的視圖。片材90具有前緣97和第一橫向側(cè)94以及第二橫向側(cè)95。第一橫向側(cè)94和第二橫向側(cè)95被布置成與前緣97呈90°的角度。片材還具有后緣(其未示出)。片材可以是帶，其可以從輥(也未示出)被供給。
[0041]圖5b示出了根據(jù)再一實施例的工具的下部的視圖。下工具元件具有支承結(jié)構(gòu)10，所述支承結(jié)構(gòu)10具有前側(cè)23和后側(cè)25以及第一指狀元件3、5、7和第一基底元件2、4、6。第一指狀元件3、5、7由單根線條表示。這些指狀元件可以與圖3或圖4所示的指狀元件3為相同形狀。
[0042]上下工具元件的脊部、指狀元件和基底元件中的每個形成主要部分20以及第一端部部分11和第二端部部分21。
[0043]主要部分20中的第一脊部22、24、26或者第二脊部32、34中的每個與對應(yīng)前側(cè)23,33之間的角度β，36至少部分地不同于第一和第二端部部分11、21中的第一脊部22、24、26或者第二脊部32、34中的每個與對應(yīng)前側(cè)23、33之間的角度，并且在接合位置在第一指狀元件3、5、7、9與對應(yīng)的相鄰第二指狀元件13、15之間設(shè)置有空間。
[0044]在包含第一指狀元件3、5、7、9的第一脊部22、24、26、28的平面中在主要部分20與片材90的前緣97之間的角度根據(jù)本實施例為0°。如果第一和第二端部部分11、21占片材的高度從而占第一橫向側(cè)94與第二橫向側(cè)95之間的距離的可觀一部分，則本實施例可以是特別優(yōu)選的。根據(jù)本實施例，主要部分20占波紋片的高度的最多60%，優(yōu)選占波紋片的高度的最多50%，特別優(yōu)選占波紋片的高度的最多30%。
[0045]圖5c示出了波紋片100。波紋片100具有前緣97和第一橫向側(cè)94以及第二橫向側(cè)95。第一橫向側(cè)94和第二橫向側(cè)95被布置成與前緣97呈90°的角度。片材還具有后緣98。該后緣98是通過將波紋片100切割成所需寬度而獲得的。為此目的的切割工具在US 6，500，048 公開。
[0046]圖6示出了用于獲得如圖5c所示的波紋片的工具的上側(cè)部分的視圖。圖6以翻轉(zhuǎn)的圖示示出。當(dāng)在布置上被翻下用以形成處于圖2的位置中的形狀成形工具的上側(cè)部分時，從上方會看見其外側(cè)。上工具元件50包括由連接至第二基底元件12、14的第二指狀元件13、15形成的第二脊部32、34。為了簡潔的原因，第二指狀元件13、14只呈現(xiàn)為線條，但是它們具有如圖3或圖4所示的厚度。第二指狀元件13、14中的每個與對應(yīng)的第二基底元件12、14形成單元。上工具元件50進一步具有支承結(jié)構(gòu)30。此外，片材成形工具具有前側(cè)33和后側(cè)35，所述前側(cè)33朝待被供給至工具的片材90取向，在所述后側(cè)35處，圖5c的波紋片100離開片材成形工具。
[0047]主要部分20中的第二脊部32、34中的每個與對應(yīng)前側(cè)33之間的角度β，36至少部分地不同于第一和第二端部部分11、21中的第二脊部32、34中的每個與對應(yīng)前側(cè)33之間的角度。
[0048]圖7示出了質(zhì)量傳遞設(shè)備110，比如柱或者塔，用于在較高密度的下降流體111與較低密度的流體112之間進行質(zhì)量傳遞，所述較低密度的流體112沿較高的流體111的相反流向流動，從而在質(zhì)量傳遞設(shè)備內(nèi)上升。兩流體的流動的主方向由相應(yīng)的箭頭示出。流體中的每一種可以是氣體或者液相中的一種。
[0049]質(zhì)量傳遞設(shè)備具有上端113 (也稱為頭部)和下端114 (也稱為貯池)。在上端與下端之間，預(yù)知圓柱形部段115。該圓柱形部段可以包含至少一個結(jié)構(gòu)化填料，在許多情況下為多個結(jié)構(gòu)化填料。在圖7中，預(yù)知第一結(jié)構(gòu)化填料116、第二結(jié)構(gòu)化填料117和第三結(jié)構(gòu)化填料118。相鄰填料通常圍繞它們的軸線翻轉(zhuǎn)90°，所述軸線是已在圖7中被省略的特征，以為簡潔之故。結(jié)構(gòu)化填料中的每個由多個層構(gòu)成，所述多個層由波紋片100形成。相鄰波紋片被定位成彼此交叉。在圖7中，第二波紋片120由虛線顯示，其被布置在第一波紋片100后，當(dāng)質(zhì)量傳遞設(shè)備在包含其中心軸線119的平面中被切開時，所述第一波紋片100是可見的。波紋片100、120被布置成平行于中心軸線，這里為垂直方向。波紋片100具有主要部段91、第一端部部段92和第二端部部段93。波紋片100的主要部段91的波紋具有恒定的傾斜度，并且被布置成相對于中心軸線119呈波紋角度δ。第二波紋片120的主要部段91的波紋具有恒定的傾斜度，并且被布置成相對于中心軸線119呈波紋角度Y。為了獲得橫穿結(jié)構(gòu)化填料的截面的流體的規(guī)則分布，角度Y等于-S (負δ)。截面是填料在正交于中心軸線119的平面中的尺寸。
[0050]質(zhì)量傳遞設(shè)備110具有流體入流或者進流121，其通過在質(zhì)量傳遞設(shè)備中進行的質(zhì)量傳遞被分成頭部產(chǎn)物122和貯池產(chǎn)物125。對于蒸餾設(shè)備而言，進流口被定位在柱的底部與頂部之間的某處。較低密度的蒸發(fā)流體112作為頭部釋放物124從質(zhì)量傳遞設(shè)備的上端113被釋放。頭部釋放物124在冷凝器128中至少部分地冷凝。當(dāng)涉及蒸餾設(shè)備時，冷凝的頭部釋放物作為頭部回流123被部分地循環(huán)回到質(zhì)量傳遞設(shè)備中。當(dāng)涉及蒸餾外的其它質(zhì)量傳遞操作時，該頭部回流通過直接供給較高密度的流體來生成。有必要通過提供流體來沿第一結(jié)構(gòu)化填料116的波紋片下降，從而保持質(zhì)量傳遞設(shè)備處于連續(xù)操作中。較高密度的流體被聚集在質(zhì)量傳遞設(shè)備的下端114中。貯池釋放物127離開下端114，并且在蒸餾設(shè)備的情況下作為蒸發(fā)的貯池回流126被至少部分地循環(huán)回到質(zhì)量傳遞設(shè)備中，用以提供較低密度的流體來在第三結(jié)構(gòu)化填料118中進行質(zhì)量傳遞。貯池回流126是通過在再沸器(reboiler) 129中部分蒸發(fā)貯池釋放物127來獲得的。
[0051]當(dāng)涉及蒸餾外的其它質(zhì)量傳遞操作時，較低密度的流體從底部供給流直接獲得。貯池釋放物127的其余部分作為貯池產(chǎn)物離開質(zhì)量傳遞設(shè)備。再沸器和冷凝器是熱交換器。較低密度的流體和較高密度的流體在質(zhì)量傳遞設(shè)備內(nèi)的分布可以用分配器來進行，其在圖7中未示出。結(jié)構(gòu)化填料中的每個被適當(dāng)?shù)钠骷С性趫A柱形部段的壁內(nèi)，所述適當(dāng)?shù)钠骷热鐬樗删o環(huán)(loose collars)或者支承梁，適于質(zhì)量傳遞設(shè)備的直徑即可，所述質(zhì)量傳遞設(shè)備的直徑可以在IOcm?5m的范圍內(nèi)。如果質(zhì)量傳遞設(shè)備是蒸餾設(shè)備，則較低密度的流體是氣相，而較高密度的流體是液相。如果質(zhì)量傳遞設(shè)備是萃取設(shè)備(extractionapparatus)，則較低密度的流體是較輕液體,而較高密度的流體是較重液體。
[0052]圖8是只在預(yù)知的脊部數(shù)量和只預(yù)知單個第三指狀元件方面不同于圖1的實施例的視圖。本實施例示出了形狀成形工具I的下工具元件40的視圖。該下工具元件包含第一指狀元件3、5、7，所述第一指狀元件3、5、7包括第一脊部22、24、26。第一指狀元件連接至第一基底元件2、4、6。指狀元件形成終止于脊部的突部。上工具元件的指狀元件可以被至少部分地引入到形成于各指狀元件之間的空隙中。上工具元件和下工具元件至少部分地接合，用于將波紋形成到片材上，用以向片材上施加波紋圖案。下工具元件具有主要部分20，其具有前端41和后端42。前端41被布置成平行于后端42。
[0053]片材90的第一或第二橫向側(cè)94、95與正交于包含下工具元件的主要部分20的前端41的平面的線相對于彼此包括角度α。該角度在包含第一指狀元件3、5、7的第一脊部22、24、26的平面中測得。角度α可以處于從0°到高達80°的范圍中。隨著片材90在通過形狀成形工具I時改變其前進方向，波紋片以角度?離開形狀成形工具，該角度?在本例中大約相同于波紋角度S。角度α大于角度ζ。
[0054]與圖5a_5c或圖6的實施例相比，本實施例允許在相當(dāng)程度上減小形狀成形工具的尺寸。因此，對于形狀成形工具的制造而言，需要減少的材料量。形狀成形工具內(nèi)置于沖壓機中，所述沖壓機包含用于打開和閉合上工具元件40和下工具元件50的驅(qū)動器件。一方面，由于形狀成形工具的尺寸得到減小的事實，用于沖壓機和形狀成形工具的材料和制造成本得到降低。形狀成形工具也在重量上得到減輕。因此，另一方面，由于上下工具元件40,50的重量減輕的事實，操作成本得到降低。由此，用以將上和/或下工具元件移動進出接合位置的力得到減小，這帶來可觀的節(jié)能以及形狀成形工具的壽命的增加。另外，由于力的減小，可以設(shè)計較小的沖壓機，其附加地導(dǎo)致投資成本降低以及所需生產(chǎn)空間的減小。
[0055]片材90的寬度由箭頭99表示。該寬度是第一橫向側(cè)94與第二橫向側(cè)95之間的垂直距離。波紋片100的寬度由箭頭101表示。片材99的寬度因此大于波紋片101的寬度。根據(jù)一種優(yōu)選實施例，如果片材99的寬度是240mm，則波紋片101的寬度可以在195mm~220mm的值之間變化，這取決于波紋的類型，從而取決于波紋的波紋角度δ和高度以及波紋的節(jié)距，從而取決于波紋的兩個相鄰峰頂之間的距離。
[0056]圖9示出了位于主要部分20內(nèi)的位置處的類似于圖2的指狀元件的截面。第一脊部22被示出為與第二脊部32、34處于接合位置。波紋片100的主要部段91被成形在接合位置。緊接著指狀元件的倒圓頂部部分的是將倒圓頂部部分連接至基底元件的直的部分。此外，指狀兀件3、13、15和對應(yīng)基底兀件2、12、14的厚度是相同的。在相鄰基底兀件之間設(shè)置有間隔元件60。根據(jù)圖中未示出的一種變型，指狀部之間的距離可以是可變的。
[0057]圖10示出了類似于圖2的指狀元件的截面。該截面位于第一脊部22的第一或第二端部部分11、21內(nèi)，其示出為與第二脊部32、34處于接合位置。在圖10中，波紋片100的第一端部部段92被成形在第一脊部22與第二脊部32、34的接合位置中?；自椭笭钤牟贾脤?yīng)于如協(xié)同圖3所描述的布置。然而，第一指狀元件3和第二指狀元件具有倒圓的頂部部分。因此，第一脊部22和第二脊部32、34的波峰具有比圖3的波峰更大的曲率半徑。因此，在第一和第二端部部分11、21中的每個處的倒圓頂部部分具有比主要部分20的曲率半徑更大的曲率半徑。此外，可以在指狀元件3、13、15與對應(yīng)的基底元件2、
12、14之間提供臺階式過渡。在上下工具元件中至少一個上的相鄰基底元件之間設(shè)置由間隔元件70。另一種可選方案是，可以如圖9所示那樣設(shè)置單個間隔元件。間隔元件可以為可變的寬度，由此能夠塑造多種不同的波紋。如果間隔元件具有小寬度，則波紋片上相鄰波峰之間的距離將減小，并且能夠獲得更陡斜率的波紋。
[0058]基于這些示例性實施例，許多變型是有可能的。因此，工具可以具有任何所需的長度。上工具或者下工具中的每個中的指狀元件的數(shù)量可以變化，并且不同于圖1-圖6所示的實施例。此外，工具可以具有模塊式設(shè)計。因此，可以預(yù)知多個支承結(jié)構(gòu)。指狀元件和基底元件中的每個可以形成為單體件，或者可以由多個件構(gòu)成。另一種可選方案是，指狀元件和基底元件中的每個可以形式具有它們自身的支承結(jié)構(gòu)的一體件。該布置具有以下優(yōu)點:能夠通過簡單的組裝或者拆卸步驟，容易地添加或者去除單個指狀元件。
【權(quán)利要求】
1.一種用于制造波紋片的片材成形工具(I)，具有下工具元件(40)和上工具元件(50)，所述上工具元件和所述下工具元件中的每個具有前側(cè)(23、33、41)和后側(cè)(25、35、42)，其中所述下工具元件(40)包括第一基底元件(2、4、6、8)和從所述第一基底元件(2、4、6、8)伸出的第一指狀元件(3、5、7、9)，所述第一指狀元件(3、5、7、9)形成用于在片材中形成波峰的第一脊部(22、24、26、28)，其中所述上工具元件(50)包括第二基底元件(12、14)和從所述第二基底元件(12、14)伸出的第二指狀元件(13、15)，所述第二指狀元件(13、15)形成用于在所述片材中形成波谷的第二脊部(32、34)，且所述第一脊部(22、24、26、28)被布置成與所述第二脊部(32、34)相對，并且所述第一脊部(22、24、26、28)相對于所述第二脊部(32、34)存在偏移，以便允許所述第一指狀元件(3、5、7、9)和所述第二指狀元件(13、15)在接合位置接合，并且所述第一脊部(22、24、26、28)和第二脊部(32、34)中的每個包括主要部分(20)和端部部分(11、21)，并且所述主要部分(20)中的所述第一脊部(22、24、26,28)和第二脊部(32、34)中的每個與對應(yīng)前側(cè)(23、33、41)之間的角度β(36)至少部分地不同于所述端部部分(11、21)中的所述第一脊部(22、24、26、28)和第二脊部(32、34)中的每個與對應(yīng)前側(cè)之間的角度，并且在所述接合位置在所述第一指狀元件(3、5、7、9)與相鄰的第二指狀元件(13、15)之間設(shè)置有空間。
2.如權(quán)利要求1所述的工具，其中，所述第一脊部(22、24、26、28)被布置成相對于所述第二脊部(32、34)處于鏡面對稱布置。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的工具，其中，所述第一脊部(22、24、26、28)和第二脊部(32、34)中至少一者的多個是預(yù)知的。
4.如權(quán)利要求1~3中任一項所述的工具，其中，所述第一脊部和第二脊部中的每個具有第一端部部分(11)和第二端部部分(21)。
5.如權(quán)利要求4所述的`工具，其中，所述前側(cè)(23、33)與所述第一脊部(22、24、26、28)或者所述第二脊部(32、34)之間的角度在所述第一端部部分和第二端部部分(11、21)中的至少一個中逐漸變化。
6.如權(quán)利要求4所述的工具，其中，所述主要部分(20)中的所述第一脊部(22、24、26、28)或者所述第二脊部(32、34)與所述前側(cè)(23、33)之間的角度β(36)是恒定的。
7.如前述權(quán)利要求中任一項所述的工具，其中，所述第一指狀元件或者所述第二指狀元件具有倒圓頂部部分。
8.如權(quán)利要求7所述的工具，其中，所述端部部分(11、21)處的倒圓頂部部分具有的曲率半徑大于所述主要部分(20)的曲率半徑。
9.如權(quán)利要求8所述的工具，其中，所述倒圓頂部部分的曲率半徑從所述端部部分(11、21)向所述主要部分(20)連續(xù)地減小。
10.如前述權(quán)利要求7~9中任一項所述的工具，其中，緊接著所述倒圓頂部部分的是將所述倒圓頂部部分連接至所述基底元件的直的部分。
11.如權(quán)利要求10所述的工具，其中，所述直的部分的厚度小于所述基底元件的厚度。
12.如前述權(quán)利要求中任一項所述的工具，其中，所述第一指狀元件(3、5、7、9)和所述第二指狀元件(13、15)的高度在整個主要部段以及第一和第二端部部段中保持基本上恒定。
13.一種用于制造波紋片(100)的方法，其中使片材(90)前進到片材成形工具(I)中，所述片材成形工具(1)具有下工具元件(40)和上工具元件(50)，所述上工具元件和所述下工具元件中的每個具有前側(cè)(23、33、41)和后側(cè)(25、35、42)，其中所述下工具元件(40)包括第一基底兀件(2、4、6、8)和從所述第一基底兀件(2、4、6、8)伸出的第一指狀兀件(3、5、7、9)，所述第一指狀元件(3、5、7、9)形成用于在片材中形成波峰的第一脊部(22、24、26、28)，其中所述上工具元件(50)包括第二基底元件(12、14)和從所述第二基底元件(12、14)伸出的第二指狀元件(13、15)，所述第二指狀元件(13、15)形成用于在所述片材中形成波谷的第二脊部(32、34)，且所述第一脊部(22、24、26、28)被布置成與所述第二脊部(32、34)相對，并且所述第一脊部(22、24、26、28)相對于所述第二脊部(32、34)存在偏移，以便允許所述第一指狀元件(3、5、7、9)和所述第二指狀元件(13、15)在接合位置接合，通過使第一指狀元件(3、5、7、9)朝第二指狀元件(13、15)移動到接合位置來閉合所述片材成形工具(1)，使得所述片材(90)在對應(yīng)的第一指狀元件(3、5、7、9)和第二指狀元件(13、15)的第一脊部(22、24、26、28)和第二脊部(32、34)之上被折疊，然后通過使所述第一指狀元件(3、5、7、9)移動遠離所述第二指狀元件(13、15)來打開片材成形工具(1)，并將所述波紋片(100)從所述片材成形工具釋放出來，并且所述第一脊部(22、24、26、28)和第二脊部(32、34)中的每個包括主要部分(20)和端部部分(11、21)，并且所述主要部分(20)中的所述第一脊部(22、24、26、28)和第二脊部(32,34)中的每個與對應(yīng)前側(cè)(23、33、41)之間的角度β(36)至少部分地不同于所述端部部分(11、21)中的所述第一脊部(22、24、26、28)和第二脊部(32、34)中的每個與對應(yīng)前側(cè)之間的角度，并且在所述接合位置在所述第一指狀元件(3、5、7、9)與相鄰的第二指狀元件(13、15)之間設(shè)置有空間。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述波紋片(100)包括主要部段(91)以及第一端部部段(92)和第二端部部段(93)，并且所述第一端部部段和第二端部部段(92、93)與所述主要部段(91) 一起通過被放置于接合位置的所述第一脊部和第二脊部(22、24、26、28、32,34)形成。
15.一種波紋片，通過如權(quán)利要求13、14所述的方法制成，其中主要部段中的波紋的高度與端部部段中的波紋的高度的區(qū)別不大于5%。
【文檔編號】B21D13/02GK103842108SQ201180072405
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2011年7月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月21日
【發(fā)明者】陳錦華, 盛曉磊, 李揚, L.喬圖特桑 申請人:蘇舍化學(xué)技術(shù)有限公司