專利名稱：一種齒輪環(huán)陶瓷填料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型產(chǎn)品屬工業(yè)陶瓷范疇，主要應(yīng)用于化工、冶金、環(huán)保、電子、醫(yī)藥等領(lǐng)域 的各種塔式反應(yīng)器、蓄熱式氧化器(RTO)、換熱器及催化氧化裝置中，是一種具有耐高溫、高 比表面積、抗熱震性好、高熱容及較大孔隙率的優(yōu)質(zhì)傳熱、傳質(zhì)散堆陶瓷填料。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有國內(nèi)工業(yè)陶瓷填料可分為規(guī)整陶瓷填料和普通散堆陶瓷填料兩大類。規(guī)整陶 瓷填料如蜂窩陶瓷具有較高的比表面積，一般作為汽車尾氣凈化催化劑載體和工業(yè)有機(jī)廢 氣催化氧化蓄熱體。但因其生產(chǎn)工藝對材質(zhì)要求嚴(yán)格，成品率低，產(chǎn)品成本高。散堆陶瓷填 料目前主要有矩鞍環(huán)、異鞍環(huán)、拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、瓷球等，是應(yīng)用于化工、冶金、環(huán)保等行業(yè)的 傳熱、傳質(zhì)填料。產(chǎn)品成形工藝簡單，對材質(zhì)合成要求不高，但因其比表面積小，阻力大，影 響了傳熱傳質(zhì)效果，應(yīng)用領(lǐng)域受到限制。本實(shí)用新型產(chǎn)品是一種既具有規(guī)整陶瓷填料比表 面積高和較大的孔隙率的特性，又有散裝填料材質(zhì)合成工藝要求不高，成形工藝簡單多樣 特點(diǎn)的高傳熱傳質(zhì)陶瓷填料。CN98212564. X是一種水處理中使用的立體多孔填料，該填料采用塑料制成，外形 為柱狀，端面上有若干個(gè)小孔，外側(cè)面呈鋸齒狀。CN200420068343. 3是一種用于化工石油領(lǐng)域反應(yīng)塔的填料即齒孔瓷柱。它由瓷柱 體、齒條和孔組成。在瓷柱體縱向表面有數(shù)條溝槽，使其表面成鋸齒狀，并以柱中心軸為中 心垂直開有數(shù)個(gè)圓孔。CN02232183. 7是一種應(yīng)用于化工洗滌塔中的多齒環(huán)填料，它是由多個(gè)齒環(huán)組合成 的，包括七孔環(huán)體、孔和支撐腳，其特點(diǎn)是每個(gè)孔的內(nèi)壁上均勻分布3個(gè)以上內(nèi)齒，七孔環(huán) 外側(cè)的每個(gè)凹圓弧壁上設(shè)有3個(gè)以下外齒。七個(gè)孔的截面可以是圓形，也可以是正六角形。 每個(gè)孔的內(nèi)壁上均勻分布的內(nèi)齒的截面長度可以長短相同，亦可長短不同。其所謂孔其實(shí) 就是1個(gè)齒環(huán)，七個(gè)孔即是中間1個(gè)齒環(huán)，周圍外接6個(gè)齒環(huán)。作為應(yīng)用于塔式反應(yīng)器尤其是蓄熱式熱氧化器(RTO)中的陶瓷填料，必須具有很 高的比表面積和較大的孔隙率，而且要具有一定物理特性如抗熱震性等，以滿足實(shí)際工況 的需要。CN02232183. 7雖然應(yīng)用于化工洗滌塔中，是一種規(guī)整的塔填料，使用時(shí)由多個(gè)齒 環(huán)同向疊合，整齊安裝于填料塔內(nèi)。這種填料體積密度較小，壁厚較厚，抗熱震性較差，且因 其特殊結(jié)構(gòu)造成通量太大，無法滿足陶瓷傳熱的要求。CN98212564. X是一種塑料填料，其 生產(chǎn)工藝較為簡單，但其端面上有若干個(gè)小孔使其具有較小的孔隙率，增大了填料的阻力。 CN200420068343. 3雖是一種由瓷柱體、齒條和孔組成的陶瓷柱，但其結(jié)構(gòu)決定了陶瓷填料 的孔隙率較小，且抗熱震性較差，無法滿足陶瓷填料使用中急冷急熱的溫度變化需求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型是為了解決一般散堆陶瓷填料在使用過程中抗熱震性較差，在溫度急 變時(shí)容易破損，蓄熱能力較低，阻力極大等情況而研發(fā)的一種具有耐高溫、高比表面積、高熱容及較大孔隙率的優(yōu)質(zhì)傳熱、傳質(zhì)散堆陶瓷填料。本實(shí)用新型涉及一種散堆陶瓷填料，特別是一種齒輪環(huán)陶瓷填料，其特征在于陶 瓷填料為瓷環(huán)狀，沿軸向方向外壁面和/或內(nèi)壁面有多個(gè)齒形凸起，瓷環(huán)空心的內(nèi)側(cè)有一 條或多條交叉的加強(qiáng)筋，增加了填料的比表面積，提高了填料的抗壓強(qiáng)度，優(yōu)化了氣(液) 流分布，從而提高了填料的傳熱傳質(zhì)效率。本實(shí)用新型陶瓷填料內(nèi)、外壁面分布有一定厚度和高度的齒形凸起或稱齒，可呈 矩形齒、梯形齒、半圓形齒、三角形齒等。齒最好是平均分布。空心的內(nèi)部，由于有加強(qiáng)筋， 沿軸向方向可有多個(gè)交叉隔斷面，數(shù)量可以是一個(gè)或多個(gè)，可呈十字交叉、Y型交叉、米字型 交叉等等。本實(shí)用新型的陶瓷填料截面可呈多邊形、圓形、橢圓形等，外觀為空心的齒輪狀 圓柱體。本實(shí)用新型推薦產(chǎn)品的外觀尺寸直徑5mm 150mm，高5mm 150mm，瓷環(huán)環(huán)內(nèi)加 強(qiáng)筋數(shù)量、壁厚、內(nèi)外側(cè)齒高、齒數(shù)可隨環(huán)的直徑的大小增減，內(nèi)外側(cè)壁面齒形凸起個(gè)數(shù)最 好有4 32個(gè)，壁厚最好為0. 5 20mm，齒形凸起或說內(nèi)外側(cè)齒高最好為0. 3mm 20mm。本實(shí)用新型產(chǎn)品的材質(zhì)可適應(yīng)各種陶瓷材料，如堇青石、莫來石、剛玉及其它陶瓷 耐火材料。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)也可擴(kuò)展到金屬及高分子材料填料制品的應(yīng)用。本實(shí)用新型的陶瓷填料適用于整體式擠出、模壓擠出、澆注、等靜壓以及螺桿擠出 工藝，可進(jìn)行手工和機(jī)械化自動生產(chǎn)。本實(shí)用新型陶瓷填料具有以下特點(diǎn)1、結(jié)構(gòu)合理?，F(xiàn)有散堆工業(yè)陶瓷填料的設(shè)計(jì)比表面積小、阻力大、其壁厚較厚、抗熱震性差、應(yīng) 用領(lǐng)域較窄。而本實(shí)用新型設(shè)計(jì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，在陶瓷環(huán)內(nèi)不僅增加了若干條加強(qiáng)筋增加 強(qiáng)度，且在環(huán)壁面內(nèi)外側(cè)可分布很多矩形、梯形、半圓形及三角形的齒，增大了填料傳熱、傳 質(zhì)的表面積，又可在散堆于填料塔時(shí)增大孔隙率，其結(jié)構(gòu)簡單，填料尺寸變化隨意，由于是 瓷環(huán)狀，空心處僅是有加強(qiáng)筋增加強(qiáng)度，減小了氣(液)流體阻力，從而使傳熱、傳質(zhì)效率提 高。在相同外觀尺寸下，本實(shí)用新型產(chǎn)品比表面積可提高50% 95%以上。2、生產(chǎn)工藝簡單，產(chǎn)品成品率提高。本實(shí)用新型陶瓷填料適合多種成型工藝，可手工和自動化生產(chǎn)，原材料合成工藝 要求不高，模具加工方便，費(fèi)用低廉，產(chǎn)品成品率高，產(chǎn)品成本低。3、產(chǎn)品使用范圍廣泛。本實(shí)用新型陶瓷填料兼具規(guī)整填料和散堆填料的性能及優(yōu)點(diǎn)，具有耐高溫、耐腐 蝕、高比表面積、高孔隙率和良好的可加工性，有很高的熱效率和較小的壓降，特別適用于 高流速氣體、高溫爐氣及低熱值氣體的傳熱過程，也用于催化劑的載體，在環(huán)保設(shè)備行業(yè)及 化學(xué)工業(yè)中等行業(yè)的各種工業(yè)填料塔、窯爐、蓄熱式氧化器(RTO)，可使裝置提高工作效率， 降低投資成本和運(yùn)行費(fèi)用。

圖1是應(yīng)用本實(shí)用新型的一種具有交叉內(nèi)筋齒輪環(huán)陶瓷填料立體示意圖。圖2是圖1所示齒輪環(huán)陶瓷填料截面示意圖。其中1——最外層三角形齒；2——陶瓷環(huán)壁面；3——環(huán)內(nèi)加強(qiáng)筋。圖3為應(yīng)用本實(shí)用新型的一種除有外齒外，還具有單筋內(nèi)齒的齒輪環(huán)陶瓷填料截面示意圖。圖4為應(yīng)用本實(shí)用新型的具有三條內(nèi)筋的齒輪環(huán)陶瓷填料截面示意圖。圖5為應(yīng)用本實(shí)用新型的具有單筋的齒輪環(huán)陶瓷填料截面示意圖。圖6是圖5所示齒輪環(huán)陶瓷填料的立體示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型產(chǎn)品進(jìn)行說明。實(shí)施例并不完全包括本實(shí)用 新型所有的實(shí)施方式。如圖1所示，是應(yīng)用本實(shí)用新型的一種比表面積為1090m2/m3的齒輪環(huán)陶瓷填料立 體示意圖。如圖2所示，為圖1的截面圖。從該圖截面可以看到，為了減小產(chǎn)品坯體的變形，截 面環(huán)內(nèi)由兩條垂直的加強(qiáng)筋連接，坯體水平方向最外側(cè)壁面平均分布有一定厚度和高度的 三角形齒。這個(gè)結(jié)構(gòu)不但保證了產(chǎn)品整體的強(qiáng)度而且又使其物化性能得到了最大的優(yōu)化。如圖3為應(yīng)用本實(shí)用新型的一種齒輪環(huán)陶瓷填料截面示意圖。從該圖截面可以看 到，截面環(huán)內(nèi)由一條加強(qiáng)筋連接，陶瓷水平方向最外側(cè)壁面和內(nèi)側(cè)壁面各平均分布有一定 厚度和高度的梯形齒。體積密度可達(dá)850Kg/m3以上，用于蓄熱材料，熱效率可達(dá)96%以上。如圖4為應(yīng)用本實(shí)用新型的另一種齒輪環(huán)陶瓷填料截面示意圖。從該圖截面可以 看到，截面環(huán)內(nèi)由平均分布的三條加強(qiáng)筋連接，陶瓷水平方向最外側(cè)壁面平均分布有一定 厚度和高度的矩形齒。如圖5是一種齒輪環(huán)陶瓷填料截面示意圖。其外壁厚1.0mm，齒高0.5mm，齒厚 0. 5mm，孔隙率為67%，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測得其熱效率達(dá)到95%以上，而空氣阻力可小于200Pa/m。如圖6所示，為圖5的立體示意圖。比表面積為885m2/m3，孔隙率為67%。
權(quán)利要求1.一種齒輪環(huán)陶瓷填料，其特征在于陶瓷填料為瓷環(huán)狀，沿軸向方向外壁面和/或內(nèi) 壁面有多個(gè)齒形凸起，瓷環(huán)空心的內(nèi)側(cè)有一條或多條交叉的加強(qiáng)筋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪環(huán)陶瓷填料，其特征在于齒形凸起的形狀為矩形、梯形、 半圓形或者三角形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪環(huán)陶瓷填料，其特征在于齒形凸起平均分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪環(huán)陶瓷填料，其結(jié)構(gòu)特征在于齒形凸起個(gè)數(shù)為4 32個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪環(huán)陶瓷填料，其結(jié)構(gòu)特征在于齒形凸起的高度為 0. 3mm 20mmo
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪環(huán)陶瓷填料，其結(jié)構(gòu)特征在于瓷環(huán)壁厚為0.5 20mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪環(huán)陶瓷填料，其特征在于瓷環(huán)空心內(nèi)側(cè)加強(qiáng)筋的個(gè)數(shù)為
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪環(huán)陶瓷填料，其特征在于陶瓷填料外觀截面呈多邊形、 圓形或橢圓形。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種廣泛適用于化工、冶金、環(huán)保、電子、醫(yī)藥等行業(yè)用于傳熱傳質(zhì)及催化劑載體的散堆陶瓷填料，為齒輪環(huán)狀。環(huán)形壁面內(nèi)外側(cè)分布有一定數(shù)量的矩形、梯形、半圓形及或三角形的齒；環(huán)形內(nèi)根據(jù)使用要求交叉分布有一定數(shù)量的加強(qiáng)筋。它具有耐高溫、耐腐蝕、高比表面積、高孔隙率和良好的可加工性，有很高的熱效率和較小的壓降，特別適用于高流速氣體、高溫爐氣及低熱值氣體的傳熱過程，也用于催化劑的載體，在環(huán)保設(shè)備行業(yè)、化學(xué)工業(yè)及電子等行業(yè)的各種工業(yè)填料塔、窯爐、蓄熱式氧化器(RTO)，可使裝置提高工作效率，降低投資成本和運(yùn)行費(fèi)用。
文檔編號B01J19/30GK201815312SQ201020527878
公開日2011年5月4日 申請日期2010年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月11日
發(fā)明者冷永財(cái), 劉婧, 史心平, 楊振華, 鄭世杰, 韓巧芬 申請人:蘭州瑞瑪化機(jī)有限公司