УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ КОНТАКТНЫХ ТАРЕЛОК МАССООБМЕННОГО АППАРАТА Российский патент 1996 года по МПК B01D3/32 

Изобретение относится к аппаратам химического машиностроения, в частности к технике контактирования в массообменных аппаратах, и может быть использовано как в химической промышленности, так и в других отраслях народного хозяйства, где применяются контактные тарелки в массообменных колоннах.

Известно устройство для крепления контактных тарелок массообменного аппарата, включающее цилиндрический корпус, упругодеформируемый уплотняющий элемент, контактные тарелки, резьбовые крепежные детали, в котором упругодеформируемый контактный элемент выполнен с радиальными прорезями, расположенными в месте касания его с корпусом, и устройство снабжено упругим металлическим кольцом с радиальными прямоугольными лепестками, установленными под упругодеформируемым уплотняющим элементом (см. например, авт.свид. СССР N 1005807).

Недостатком такого устройства является сложность изготовления упругодеформируемого элемента: при увеличенной ширине пазов края элемента после установки в корпусе не смыкаются, а при недостаточном ширине пазов происходит образование гофров на боковых краях упругодеформируемого элемента. И в первом и во втором случаях не достигается необходимая герметичность установки тарелок в корпусе. Кроме того, такое устройство характеризуется повышенной сложностью при монтаже: при установке тарелок в корпусе деформируемый элемент создает дополнительное сопротивление из-за своих упругих свойств. При многократной сборке и разборке известное устройство снижает свою надежность из-за возникновения остаточных деформаций в упругом элементе.

Известно также устройство для крепления промежуточно тарелки к стенке цилиндрического резервуара, в частности. к колонне для фракционной ректификации или дистилляции, состоящее из двух упругих установочных колец, образующих кольцевую щель, в которую вставляется кромка промежуточной тарелки, причем одно упругое установочное кольцо вставлено в выемку, имеющую форму желобка. Боковая кромка внешнего упругого кольца параллельна стенке цилиндрического резервуара и перпендикулярна поверхности опорной пластины, выполненной в виде полки уголка, и снабжена зигом с установленным с внутренней стороны вторым упругим кольцом, которое также снабжено горизонтальной полкой для крепления пластины (см. например, патент ФРГ N 1519646).

Такое устройство характеризуется повышенной материалоемкостью и сложностью в изготовлении и в выполнении сборки.

По совокупности общих признаков качестве прототипа выбрано устройство по патенту ФРГ 1519646.

Известно устройство для крепления тарелок, включающее корпус с поперечными зигами. перпендикулярными оси аппарата, тарелка выполнена с бортом, верхняя часть которого прилегает к внутренней поверхности цилиндрического корпуса (авт,свид. СССР N 1303171, 1987). Недостатком является коррозионное разрушение тарелок.

Целью изобретения является снижение материалоемкости и упрощение конструкции.

Это достигается тем, что в устройстве для крепления контактных тарелок массообменного аппарата, включающем цилиндрический корпус с поперечными зигами, выполненными перпендикулярно продольной оси аппарата и взаимодействующими с контактными тарелками, контактная тарелка снабжена боковой кромкой, прилегающей к внутренней поверхности цилиндрического корпуса, нижняя часть боковой кромки отбортована по внутреннему диаметру зигов, обращенных своей выпуклостью внутрь корпуса с переходом по внешнему радиусу зига к верхней части кромки. Кроме того, на боковой поверхности корпуса выполнены дополнительные зиги на расстоянии, меньшем высоты боковой кромки тарелки в плоскости, перпендикулярной оси аппарата, и обращенные впадиной внутрь аппарата, а боковая кромка снабжена параллельным основанию тарелки горизонтальным зигом, обращенным выступом наружу, и вертикальными прорезями.

Снабжение контактной тарелки боковой кромкой, прилегающей к внутренней поверхности цилиндрического корпуса, обеспечивает возможность установки контактной тарелки без усложнения конструкции, что позволяет снизить материалоемкость.

Отбортовка нижней части боковой кромки тарелки по внутреннему диаметру зигов, обращенных своей выпуклостью внутрь корпуса с переходом по внутреннему радиусу зига к верхней части кромки, обеспечивает герметичную посадку тарелки по внутреннему зигу корпуса за счет образования герметизирующего участка поверхности примыкания боковой кромки тарелки и внутренней поверхности корпуса, повышение жесткости боковой кромки тарелки и снижение материалоемкости за счет упрощения конструкции.

Выполнение на боковой поверхности корпуса дополнительных зигов на расстоянии, меньшем высоты боковой кромки тарелки в плоскости, перпендикулярной оси аппарата, обращенных впадиной внутрь аппарата, и снабжение боковой кромки параллельным основанию тарелки горизонтальным зигом, обращенным выступом наружу, и вертикальными прорезями обеспечивает упругую фиксацию в зиге корпуса зига тарелки, повышающее надежность соединения тарелки с корпусом и удобство при монтаже устройства. Такое устройство обеспечивает снижение материалоемкости за счет упрощения конструкции.

Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен узел крепления (общий вид); на фиг. 2 то же, с дополнительными зигами на корпусе и боковой кромке тарелки.

Узел крепления (уплотнения) состоит из цилиндрического корпуса 1 с поперечными зигами 2, обращенными выпуклостью внутрь корпуса, на которых изнутри установлены контактные тарелки 3, боковая кромка 4 которых прилегает к корпусу 1. Нижняя часть боковой кромки 4 отбортована по внутреннему диаметру зига 2 с переходом по внешнему радиусу зига на участке 5. При изготовлении устройства на корпусе 1 может быть выполнен дополнительный зиг 6, а на боковой кромке 4 контактной тарелки 3 дополнительный зиг 7, выступ которого входит во впадину зига 6, при этом на боковой кромке 4 выполнены вертикальные прорези 8.

Сборка царг массообменных аппаратов производится в следующей последовательности: выполняется зиг 2, после чего на него устанавливается тарелка 3 так, чтобы ее основание вошло в зиг 2 до соприкосновения его верхней части с поверхностью 5. После этого производится фиксация тарелки 3 в корпусе 1 с помощью известных способов, например, сварки. Затем выполняется следующий зиг, на котором устанавливается следующая тарелка в той же последовательности. Сборка ведется до заполнения царги необходимым количеством тарелок. При недостаточной жесткости тарелок 3 для исключения прогиба их центральной части между тарелками могут устанавливаться распорные элементы в виде центральных стоек (на чертеже не показаны). При транспортировке царг в горизонтальном или перевернутом положении, тарелки могут фиксироваться в цилиндрическом корпусе посредством монтажных сварных или паяных швов. Такие соединительные швы не требуются при изготовлении устройства по второму варианту, как показано на фиг. 2. В такой конструкции боковая кромка 4 при вдвигании тарелки 3 отжимается внутренней поверхностью корпуса 1 к центру, и после вдвигания основания тарелки во внутреннюю поверхность зига 2 выступы 7 под действием упругих сил за счет прорезей 8 входят в канавку зига 6.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Крепление (уплотнение) тарелки 3 в корпусе 1 осуществляется за счет упругости зига 2, который внешней своей поверхностью контактирует с внешней поверхностью 5 тарелки 3. Дополнительный прижим боковой кромки 4 к внутренней поверхности корпуса 1 обеспечивается величиной разницы давлений среды внутри корпуса 1 под тарелкой 3 и над ней. Изготовление корпуса и тарелки из однородных материалов (медь, нержавеющая сталь) делает устройство надежным во всем диапазоне эксплуатационных температур. Дополнительные зиги 6 и 7 при работе устройства выполняют роль лабиринтных уплотнений и обеспечивают дополнительную фиксацию тарелки.

Использование предлагаемого устройства позволяет одновременно увеличить долю контактной поверхности тарелки за счет уменьшения поверхности, занимаемой уплотняющим и крепежным устройствами. В свою очередь увеличение доли контактной поверхности позволяет увеличить съем продуктов разделения с единицы объема аппарата. Применение данной конструкции значительно упрощает сборку колонны, так как в устройстве отсутствуют резьбовые соединения и полимерные материалы, которые в результате старения резко ухудшают свои пластические свойства.

Технико-экономический эффект обусловлен снижением металлоемкости и трудоемкости изготовления за счет уменьшения количества деталей, входящих в узел уплотнения и упрощения их конструктивного решения.

Изобретение относится к аппаратам химического машиностроения, в частности к технике контактирования в массообменных аппаратах, и может быть использовано в химической промышленности и в других отраслях народного хозяйства, где применяются контактные тарелки в массообменных колонах. Для снижения материалоемкости и упрощения конструкции узел крепления (уплотнения) состоит из цилиндрического корпуса с поперечными зигами, обращенными выпуклостью внутрь корпуса, на которых изнутри установлены контактные тарелки 3, боковая кромка которых прилегает к корпусу. Нижняя часть боковой кромки отбортована по внутреннему диаметру зига с переходом по внешнему радиусу зига на участке. При изготовлении устройства на корпусе может быть выполнен дополнительный зиг 6, а на боковой кроме контактной тарелки дополнительный зиг, выступ которого входит во впадину зига, при этом на боковой кромке выполнены вертикальные прорези, 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для крепления контактных тарелок массообменного аппарата, включающее цилиндрический корпус с поперечными зигами, выполненными перпендикулярно продольной оси аппарата и взаимодействующими с контактными тарелками, каждая из которых снабжена бортом, верхняя часть которого прилегает к внутренней поверхности цилиндрического корпуса, отличающееся тем, что зиги обращены выпуклостью внутрь корпуса, а нижняя часть тарелки отбортована по верхней половине внутренних диаметров зигов с переходом по внешнему радиусу зига к верхней части кромки. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на боковой поверхности корпуса выполнены дополнительные зиги на расстоянии, меньшем высоты борта тарелки в плоскости, перпендикулярной к оси аппарата, и обращенные впадиной внутрь аппарата, а борт снабжен параллельным основанию тарелки горизонтальным зигом, обращенным выступом наружу, и вертикальными прорезями.