МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ С СОТОВОЙ СТРУКТУРОЙ Российский патент 2000 года по МПК B01J35/04 F01N3/28 

Изобретение относится к металлическому элементу с сотовой структурой, имеющему большое количество каналов для прохода текучей среды, расположенных в направлении движения потока и выполненных из металлических листов, которые по крайней мере на некоторых участках снабжены по крайней мере одной образующей каналы макроструктурой, определяющей сотовую структуру, причем по крайней мере часть металлических листов по крайней мере на некоторых участках снабжена дополнительными микроструктурами, расположенными под некоторым углом к направлению движения потока и отстоящими друг от друга на некотором расстоянии.

Такой металлический элемент с сотовой структурой известен из европейской заявки EP 0454712 B1.

Работу этого элемента с сотовой структурой можно охарактеризовать как достаточно удовлетворительную.

Принимая во внимание, что действующая в качестве катализатора внешняя поверхность металлического элемента с сотовой структурой содержит благородный металл, представляется важным по возможности уменьшить его долю при изготовлении катализатора, снизив тем самым стоимость изготовления металлического элемента и одновременно улучшив его каталитическую эффективность.

Поэтому задачей настоящего изобретения является такое усовершенствование известного металлического элемента с сотовой структурой, которое повышало бы его каталитическую эффективность.

Эта задача решается посредством металлического элемента с сотовой структурой, имеющего большое количество каналов для протекания текучей среды, расположенных в направлении движения потока и выполненных из металлических листов, которые по крайней мере на некоторых участках снабжены по крайней мере одной образующей каналы макроструктурой, определяющей сотовую структуру, причем по крайней мере часть металлических листов по крайней мере на некоторых участках снабжена дополнительными микроструктурами и эти микроструктуры расположены под некоторым углом к направлению движения потока и отстоят друг от друга на некотором расстоянии. Согласно изобретению микроструктуры отдельных металлических листов по меньшей мере части металлических листов перекрещиваются.

В предпочтительном варианте выполнения элемент с сотовой структурой включает слои из попеременно чередующихся гладких и гофрированных листов, причем гофрированные листы снабжены микроструктурой.

В одном случае целесообразно сделать так, что эти микроструктуры перекрещиваются на гребнях гофр.

В другом случае целесообразно, чтобы эти микроструктуры перекрещивались во впадинах гофр.

Не менее целесообразно, когда микроструктуры перекрещиваются на одной или на обеих боковых сторонах гофр.

Указанные микроструктуры могут перекрещиваться также и на вершинах и во впадинах гофр.

Могут микроструктуры перекрещиваться на вершинах гофр и по крайней мере на одной из боковых сторон гофр или же во впадинах гофр и по крайней мере на одной из боковых сторон гофр.

Желателен также вариант, когда микроструктуры перекрещиваются на вершинах гофр, во впадинах гофр и по крайней мере на одной из боковых сторон гофр.

Может быть также вариант, когда микроструктура выполнена на гладких листах.

Неожиданно было установлено, что перекрещивание микроструктур оказывает дополнительный гидродинамический эффект. Этот гидродинамический эффект выражается в том, что перекрещивающиеся микроструктуры усиливают перемешивание бокового и центрального потоков. За счет этого улучшается массообмен между газом и действующей в качестве катализатора внешней поверхностью отдельных проточных каналов. Улучшаются как удаление продуктов, так и их перемещение к внешней поверхности, действующей в качестве катализатора, поскольку в этом случае сам поток имеет составляющую, направленную к поверхности, за счет чего эта составляющая потока способствует более эффективному перемещению по направлению к внешней поверхности, действующей в качестве катализатора.

Было установлено, что это влияние на протекание потока зависит от положения точек пересечения микроструктур.

В зависимости от того, где располагаются точки пересечения, можно достичь более интенсивного перемешивания. Если микроструктуры перекрещиваются на вершинах гофр, то это приводит к усилению петлеобразного движения потока.

На характер движения потока также можно воздействовать, выполнив относительно небольшим угол, под которым пересекаются микроструктуры. В промежутке между двумя микроструктурами характер движения потока не приближается к ламинарному, поэтому внутри потока происходит интенсивное перемешивание.

В элементах с сотовой структурой, которые свернуты в рулон из гофрированного и гладкого металлических листов, гладкие листы в соответствии с изобретением также снабжены микроструктурой, проходящей в продольном направлении металлического листа. Изготовление микроструктуры, которая располагалась бы в поперечном по отношению к продольному направлению металлического листа, до сих пор не было реализовано по технологическим причинам, так как силы, которые необходимы для скручивания такого гладкого листа, требуют применения инструментов, развивающих большие усилия для осуществления рулонирования металлического листа. Кроме того, при этом лист, сминаясь, деформируется.

Благодаря предлагаемому выполнению перекрещивающихся микроструктур на гладких металлических листах становится возможным рулонировать гладкий лист без излишних затрат, достигая при этом улучшенного перемешивания. Кроме того, достигается более высокая устойчивость элемента с сотовой структурой. Формы поперечного сечения микроструктур могут, например, соответствовать таковым, описанным в европейской заявке EP 0454712 B1.

Другие преимущества и особенности изобретения более подробно представлены ниже в описании примеров его выполнения со ссылкой на чертежи, на которых изображены:
на фиг. 1 - гофрированный металлический лист с микроструктурой,
на фиг. 2 - второй вариант выполнения гофрированного металлического листа с микроструктурой и
на фиг. 3 - гладкий металлический лист с микроструктурой.

Металлический элемент с сотовой структурой состоит из большого количества каналов 2 для протекания текучей среды F в направлении R движения потока, которые образованы металлическими листами 3 и 4. Металлические листы 3 выполнены гофрированными. Металлические листы 4 выполнены гладкими. Волнистые и гладкие металлические листы уложены попеременно чередующимися слоями.

Гофрированные металлические листы 3 снабжены микроструктурой 5. Микроструктура 5 представляет собой перекрещивающиеся рельефные углубления в виде полосок в гофрированном листе 3. Как видно на фиг. 1, микроструктуры 5 перекрещиваются на вершинах 6 гофр.

На фиг. 2 изображен другой вариант выполнения. Он отличается от варианта по фиг. 1 тем, что микроструктуры 5 перекрещиваются не только на вершинах 6 гофр, но также и во впадинах 7 и на боковых сторонах 8 гофр.

Перекрещивающиеся гофрированные структуры образуют угол (альфа) с направлением потока.

На фиг. 3 изображен гладкий лист 4. Гладкий лист 4 имеет перекрещивающиеся микроструктуры 5.

Перекрещивающиеся микроструктуры гладкого листа позволяют осуществить свертывание элемента в нагретом состоянии, что до сих пор было возможно только для структур, проходящих в направлении свертывания.

Также существует возможность изготовить элемент в нагретом состоянии, комбинируя гофрированный лист с микроструктурой с гладким листом, также имеющим микроструктуру.

Изобретение относится к металлическому элементу с сотовой структурой, имеющему большое количество каналов для текучей среды, расположенных в направлении движения потока и выполненных из металлических листов. По крайней мере некоторые участки металлических листов снабжены образующей каналы макроструктурой, определяющей сотовую форму, и по крайней мере часть металлических листов на некоторых участках снабжена дополнительными микроструктурами. Микроструктуры расположены под некоторым углом к направлению движения потока и отстоят друг от друга на некотором расстоянии таким образом, что они перекрещиваются. Перекрещивание микроструктур оказывает дополнительный гидродинамический эффект, за счет чего улучшается массообмен между газом и действующей в качестве катализатора внешней поверхностью отдельных проточных каналов. 9 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Металлический элемент с сотовой структурой, имеющий большое количество каналов для протекания текучей среды, расположенных в направлении движения потока и выполненных из металлических листов, которые по крайней мере на некоторых участках снабжены по крайней мере одной образующей каналы макроструктурой, определяющей сотовую структуру, причем по крайней мере часть металлических листов по крайней мере на некоторых участках снабжена дополнительными микроструктурами и эти микроструктуры расположены под некоторым углом к направлению движения потока и отстоят друг от друга на некотором расстоянии, отличающийся тем, что микроструктуры отдельных металлических листов, по меньшей мере части металлических листов, перекрещиваются. 2. Элемент с сотовой структурой по п.1, отличающийся тем, что включает слои из попеременно чередующихся гладких и гофрированных листов, причем гофрированные листы снабжены микроструктурой. 3. Элемент с сотовой структурой по п.2, отличающийся тем, что микроструктуры перекрещиваются на гребнях гофр. 4. Элемент с сотовой структурой по п.2, отличающийся тем, что микроструктуры перекрещиваются во впадинах гофр. 5. Элемент с сотовой структурой по п.2, отличающийся тем, что микроструктуры перекрещиваются на одной или на обеих боковых сторонах гофр. 6. Элемент с сотовой структурой по п.2, отличающийся тем, что микроструктуры перекрещиваются на вершинах и во впадинах гофр. 7. Элемент с сотовой структурой по п.2, отличающийся тем, что микроструктуры перекрещиваются на вершинах гофр и по крайней мере на одной из боковых сторон гофр. 8. Элемент с сотовой структурой по п.2, отличающийся тем, что микроструктуры перекрещиваются во впадинах гофр и по крайней мере на одной из боковых сторон гофр. 9. Элемент с сотовой структурой по п.2, отличающийся тем, что микроструктуры перекрещиваются на вершинах гофр, во впадинах гофр и по крайней мере на одной из боковых сторон гофр. 10. Элемент с сотовой структурой по п. 2, отличающийся тем, что на гладких листах выполнена микроструктура.

Приоритет по пунктам:
26.09.1994 по пп.1, 2, 10;
07.10.1994 по пп.3 - 9.