一种3D打印超重力旋转床用规整填料的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108790176A(43)申请公布日2018.11.13(21)申请号201810493228.7(22)申请日2018.05.22(71)申请人中北大学地址030051山西省太原市尖草坪区学院路3号(72)发明人袁志国刘有智梁鹏飞(74)专利代理机构太原市科瑞达专利代理有限公司14101代理人申艳玲(51)Int.Cl.B29C64/386(2017.01)B33Y50/00(2015.01)B01J19/32(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种3D打印超重力旋转床用规整填料的方法(57)摘要本发明公开了3D打印超重力旋转床用规整填料的方法，具体方法是：利用三维建模软件构建模型，模型是由丝棍结构组成的一个单元按照一定规则搭建堆积组成，从而组成在轴向上具有规则扰动结构、在径向上具有疏密交错的网格结构；最后利用3D打印技术制造出实体模型。这种新型填料采用特殊搭建方式，结合丝网结构的优势构建了分布合理的气液通道，在保证高孔隙率和减少堵塞的同时，使得流体在穿过填料的过程中会反复和填料碰撞，不断改变方向，并分散与聚并，运动形式接近于无规则的运动，在减少压降的同时，滞留反应的时间和填料内流经距离明显延长，气液混合更加充分，强化了填料的传质效果；规整填料增加了超重力装置运行的稳定性。CN108790176ACN108790176A权利要求书1/1页1.一种3D打印超重力旋转床用规整填料的方法，其特征在于：采用三维建模软件构建模型，模型是由丝棍结构组成的一个基本单元搭建堆积组成，组成在轴向上具有规则扰动结构、在径向上具有疏密交错网格结构的填料主体；再通过3D打印技术制造出实体模型；填料主体为圆柱体结构。2.根据权利要求1所述的3D打印超重力旋转床用规整填料的方法，其特征在于：所述的填料主体由若干个基本单元组合而成，所述基本单元是由丝棍组成的六面体结构：六面体的上、下面为梯形，其腰线的延长线交于轴线；另外四个侧面为长方形，与轴线平行，且在每个长方形面上的两条对角线位置设有丝棍。3.根据权利要求1所述的3D打印超重力旋转床用规整填料的方法，其特征在于：构建模型的过程为：由基本单元依次连接组成的环形阵列形成环状单元，每个基本单元的梯形两条腰线的延长线相交于填料主体的轴线上；环状单元在保证动平衡的前提下由内而外交错嵌套排列形成盘状体，盘状体在径向上交错叠加若干层，形成在轴向上具有规则的扰动结构、轴向丝网疏密交错的填料主体；交错叠加是指错开0~10º叠加。4.根据权利要求1所述的3D打印超重力旋转床用规整填料的方法，其特征在于：填料的成形过程为：（1）基本单元的构建：由丝棍组成六面体结构：六面体的上、下面为梯形，另外四个侧面为长方形，且在每个长方形面上的两条对角线位置设有丝棍；（2）环状单元的构建：上述若干基本单元沿着圆周方向进行均布，形成一个环状单元；（3）叠加不规则丝网：构建相邻环状单元的基本单元的弧度相同，相邻的环状单元错开0~10º叠加结合，相邻的内外两层环状单元结构形成了不规则丝网；（4）盘状体的构建：依次向圆环外侧叠加环状单元，且相邻的环状单元错开0~10º，由不同直径的若干个环状单元构建出盘状体；（5）填料主体构建完成：若干个盘状体平行叠加形成填料主体，盘状体在轴向上相邻两层之间错开0~20º叠加。5.根据权利要求1所述的3D打印超重力旋转床用规整填料的方法，其特征在于：将三维建模得到的模型导入高精度的3D打印机，从而得到实体填料。2CN108790176A说明书1/4页一种3D打印超重力旋转床用规整填料的方法技术领域[0001]本发明涉及一种3D打印超重力旋转床用规整填料的方法，属于传质反应设备领域。背景技术[0002]超重力技术是强化多相流传递及反应过程的新技术，上个世纪超重力机问世以来，在国内外受到广泛的重视，由于它的广泛适用性以及具有传统设备所不具有的体积小、重量轻、能耗低、易运转、易维修、安全、可靠、灵活以及更能适应环境等优点，使得超重力技术在环保和材料生物化工等工业领域中有广阔的商业化应用前景。但目前超重力技术还主要处于应用开发阶段，集中体现在超重力气-固流态化技术和超重力气-液传质技术两个方面。[0003]在超重力设备中，决定气液传质效果的核心部件是旋转床填料床。相比于传统塔填料，旋转填料不仅具有较高的比表面积和孔隙率，为气液提供高效的接触场所，还可以通过高速旋转对液体剪切、离心作用，实现流体的细切割，增强流体的湍动程度。因此，填料转子是一种高效传质和反应设备。[0004]一般来讲，填料的分离效率的高低取决于多种因素，主要的影响因素有气液接触时间、液体形态(液膜厚度或液体尺寸)、填料的结构及气液分布状况(初始气