一种带有加强筋和“T”型齿的规整陶瓷填料制造技术

本实用新型专利技术提供一种在环保设备行业及化学工业中用于传热传质及催化剂载体的陶瓷规整填料，为蜂窝型呈柱状，沿轴向方向有多层形状规则的通孔，其特征在于填料四周外侧有封闭的外壁面，填料内部沿轴向方向的多层平行隔断面，隔断面上下交错布有“Ｔ”型齿，在相临的隔断面之间形成迷宫式通孔；垂直隔断面有１～１０个加强筋。它具有耐高温、耐腐蚀、高比表面积、高孔隙率和良好的可加工性，有很高的热效率和较小的压降，特别适用于高流速气体、高温炉气及低热值气体的传热过程，也用于催化剂的载体，广泛适用于冶金、石油化工、环保设备等行业的各种工业窑炉、蓄热式氧化器（ＲＴＯ），可使装置提高工作效率，降低投资成本和运行费用。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术产品属工业陶瓷范畴，具体应用于化工填料塔、蓄热式氧化器(RTO)，还可做化学工业中化学反应催化剂载体的一种具有高比表面及孔隙率的优质传热、传质陶瓷填料。
技术介绍
现有国内陶瓷填料可分为普通散装陶瓷填料、蜂窝陶瓷和MLM (Multi-Layer Media)片状组合式规整陶瓷填料。蜂窝陶瓷具有较高的比表 面积一般用于汽车尾气净化催化剂载体，也用于工业有机废气净化中，但其 对材质要求较高，且热效率普遍较低，能耗较高。MLM规整填料因其比表 面积大，孔隙率小，材质化学稳定性好，具有较强的耐腐蚀性能，作为传热 材料，被广泛应用于国内外废气处理设备一蓄热式氧化器(RTO)。目前， MLM规整填料主要是由不同比表面积的带齿的薄片粘结而成。在生产过程 中，由于齿片的壁厚较薄，因此对模具的制作要求、泥坯的烧结等带来了很 高的要求，导致了组合式规整填料的成本很高，影响了产品的销售及应用。
技术实现思路
本技术涉及一种规整陶瓷填料，为蜂窝型呈柱状，沿轴向方向有多 层形状规则的通孔，其特征在于填料四周外侧有封闭的外壁面，填料内部沿 轴向方向的多层平行隔断面，隔断面上下交错布有"T"型齿，在相邻的隔 断面之间形成迷宫式通孔；垂直隔断面有l-10个加强筋。本技术填料内部沿轴向方向有多个平行隔断面，数量可以是多个或 数十个，隔断面上下交错分布有具有一定厚度和高度的"T"型齿，相邻的 隔断面与上下交错"T"型齿之间形成迷宫式或称"S"型孔道，这些齿数由 产品比表面积和孔隙率的不同而各异。同时由于加工强度的需要在垂直隔断 面需要有1 10个加强筋，间断了"S"型孔道，相邻的加强筋之间隔断面一 面上的"T"型齿最好有1 15个。本技术的这种结构提高了产品的比表面及孔隙率，并且提高了热效率和降低压降。本技术的规整陶瓷填料外观截面可呈正方形、矩形、多边形、圆形、 椭圆形等。最好为长方体或正方体，本技术推荐产品的外观尺寸为截面50mm x 50mm 300mm x 300mm，高50mm 300mm，加强筋最好有2 8个。 外壁面厚最好为0.5 3mm，齿厚最好为0.3mm 2mm，齿高最好为lmm 5mm， 以加强筋之间每一个隔断面两面上的总齿数最好为3~29个。隔断面与外壁面构成最外侧一层(或最外侧l 2层)，最好隔断面上的 齿与外壁面相连，形成的通孔横截面为正方形或矩形；或者外侧再有一层隔 断面上相邻的"T"型齿间隔贯通，形成"n"形孔道。这样做主要是由于 "T"型齿并不完全接触到外壁，会使外壁悬空，外侧如果相连"T"型齿较 多的话会使其外观产生巨大变形。因此在这种情形下最外侧一层(或几层) 壁面上的齿与外壁面相连，形成的通孔横截面为正方形或矩形，或者进一步 在次外层(或次外侧1 2层)相邻的"T"型齿间隔贯通，形成"n"形孔 道，而使次外层孔道横截面为正方形(或矩形)和"n"形，加工生产则不 会外观产生变形更具有实用性。如果在填料外观尺寸较小，内部相连"T" 型齿不多的情况下，在最外层相邻的仅有一个"T"型齿，而使其孔横截面 为正方形(或矩形)和"n"形，也可以保证不会外观产生变形。本技术的规整陶瓷填料每组齿数越少、壁(齿)厚越薄则比表面积 越小，孔隙率越大；在相同壁(齿)厚条件下每组齿数若量越多，则表面积 越大，孔隙率越小。本技术的规整陶瓷填料的材质一般为普通陶瓷材料或堇青石、莫来 石等陶瓷材料。本技术的规整陶瓷填料特别适用于整体式挤出工艺，并完全可以应 用于工业领域中。该产品即可提高产品的比表面及孔隙率以达到提高热效率 降低压降等方面的性能，又可提高产品的成品率，降低产品的成本。本技术与现有技术中的规整填料相比具有以下特点1、 理论与实际结合性较强。现有规整工业陶瓷填料在设计流体阻力和传热性能上仅以雷诺系数(Re) 为理论参考，而本技术进行结构创新，不仅考虑到了改善流体流动状态， 并且将努谢尔系数(Nu)对传热性能及压降的影响应用到陶瓷填料的设计中。根据传热学原理，流体在填料直通道中流动，可视为充分发展的流层，Nu 系数强烈地依赖于通道壁的热边界条件和通道的几何形状。当流道截面的"结点"由"+"变成"T"型时，Nu系数最大可增加20%,阻力降系数可降低 15%。因此，不但增大了传热的比表面积，又可增大孔隙率，从而使传热效率变大，减小气体阻力。实验表明在相同外观尺寸下，本技术产品比一般蜂窝陶瓷热效率可提高5%以上，压降阻力减小10%左右；2、 结构合理。本技术的规整陶瓷填料为改进的蜂窝型呈柱状，沿轴向方向有多层 形状规则的通孔，在填料外侧有封闭的外壁面。由于数条加强筋贯通外壁面 上，这使整个产品的强度得到了很大的提高。这一结构首先考虑到了产品挤 制过程中外壁收縮应力因素，由于本实用产品外壁均具有相同的壁厚且闭合 会使收縮应力分布均匀，会避免产品开裂。其次，隔断面与外壁面之间构成 的外层、次外层采用闭合式(通孔横截面为正方形或矩形)或间隔闭合式结构(通孔横截面为正方形或矩形，"n"形)，会很大程度上减少竖直方向产 品的变形。因此为了防止产品发生变形，不但增大了产品孔隙率，而且从理 论角度提高了产品的传热性能，从而使产品性能大幅提高，比表面积和孔隙 率等达到最大优化。相反如果填料四周外侧没有封闭的外壁面，或者没有平行隔断面上的齿 与外壁面连通，只有加强筋呈部分连通结构，虽然在使用填料时，填料之间 边缘相互连接，并不影响装填效果，但该产品结构在加工和储运上却存在巨大缺陷①由于没有外壁支撑，在加工生产时陶坯会发生外壁收縮应力不均匀的情况，从而使坯体发生开裂导致坯体挤制失败，其次由于加强筋呈部分 连通结构，这会使坯体的挤制存在很大难度，即便是坯体挤制出来也会因为 泥坯在烘干和烧结过程中由于水平方向和竖直方向的收縮应力不等而发生变 形和开裂。②由于填料外侧直接分布有若干小齿，这必将导致小齿在储运过 程中难以承受外应力而脱落，从而使整个水平轴向发生外力作用而开裂。3、 广品成品率提咼。由于改成整体式挤出成型，使生产工艺相对简单，模具加工方便，费用低廉，促使产品成本大幅降低；4、 产品使用范围广泛。相比于规整填料中其它蜂窝陶瓷，本技术的规整陶瓷填料在相同条 件下具有更大比表面积和孔隙率，因此在传热方面提高热效率，减小空气阻 力，得到很好的使用效果。附图说明图1是应用本技术的一种规整陶瓷填料立体示意图。图2是图1所示规整陶瓷填料截面示意图。其中1——为最外层正方形通孔；2——为贯通的加强筋；3——为次外层"n" 形通孔；4——为"T"型齿。图3为应用本技术的另一种规整陶瓷填料立体示意图。图4为应用本技术的另一种规整陶瓷填料截面局部放大示意图。具体实施方式以下结合附图和实例对本技术产品进行说明。实例并不完全包括本 技术所有的实施方式。如图1所示，是应用本技术的一种比表面积为600m2/m3的规整陶瓷 填料立体示意图。从该图截面可以看到，为了减小产品坯体的变形，截面竖 直方向由4条贯通的加强筋连接，坯体水平方向最外侧"T"型齿贯通形成 数十个闭合的正方形结构孔道，在次外层相邻的"T"型齿间隔贯通，形成 "n"形孔道，但中间层各部位齿均呈"T"形排列本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种规整陶瓷填料，为蜂窝型呈柱状，沿轴向方向有多层形状规则的通孔，其特征在于填料四周外侧有封闭的外壁面，填料内部沿轴向方向的多层平行隔断面，隔断面上下交错布有“Ｔ”型齿，在相临的隔断面之间形成迷宫式通孔；垂直隔断面有１～１０个加强筋。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冷永财，李洪发，高莲，杨振华，
申请(专利权)人：兰州瑞玛化机有限公司，
类型：实用新型
国别省市：62[中国|甘肃]