ОПОРНАЯ ПЛИТА Российский патент 1998 года по МПК B01J19/30 B01D3/22 B01D53/18 

Изобретение имеет отношение к созданию устройств для массо- и теплопередачи, а более конкретно изобретение касается создания колонн, содержащих внутри компоненты наполнителя в структурной или сбросовой форме. Такие наполнители обычно покоятся на опорной плите (тарелке), установленной на дне секции наполнителя. Именно к таким опорным плитам и имеет отношение изобретение.

Опорная плита обычно представляет собой единичную конструкцию или конструкцию, образованную несколькими сварными элементами. Опорная плита должна обеспечивать проход через нее потока обрабатываемой в колонне жидкости. В некоторых случаях требуется обеспечить проход потока жидкости только в одном из двух направлений, в то время как в других случаях в колонне может существовать противопоток газа и жидкости. Если поток в любом из направлений становится чрезмерным, даже на короткий промежуток времени, то опорная плита может быть повреждена и ее функции могут ухудшаться. Поэтому важно, чтобы опорная плита обладала жесткостью, которая бы обеспечивалась скорее ее внутренней конструкцией, а не рядом взаимно-блокирующих элементов, которые удерживаются вместе за счет силы тяжести.

В патенте США US-A-3,222,040 раскрыты опорные плиты, сборка которых производится при помощи наложения перфорированных элементов в виде перевернутой буквы U, которые имеют разветвленные фланцы, закрепляемые на стойках жесткости соответствующих размеров.

В патенте США US-A-4,171,333 описана аналогичная патенту США US-A-3,222,040 конструкция с отверстиями специальной формы.

В патенте EP 0 495 418 A1 описан опорный слой, состоящий из элементов, которые также имеют форму в виде перевернутой буквы U, с отверстиями на верхней и боковых стенках.

Известна опорная плита (патент США N 5132055), включающая множество швеллерных балок с поперечным сечением главным образом U - образной формы, которые имеют участок плоского основания и боковые стенки, каждая боковая стенка содержит параллельный участок, причем указанные швеллерные балки лежат параллельно друг другу.

В соответствии с изобретением предусматривается создание новой конструкции элементов для опорной плиты, из которых опорная плита может быть изготовлена без сварки; эти элементы легко и просто могут быть изготовлены и также просто и легко могут быть смонтированы и демонтированы внутри колонны. Опорные плиты, которые сконструированы с использованием таких элементов, обладают при их эксплуатации высокой жесткостью и устойчивостью к воздействию перемещающих сил.

В соответствии с изобретением предусматривается создание несварного элемента опорной плиты, который включает в себя вытянутую (удлиненную) швеллерную балку с поперечным сечением главным образом U-образной формы, которая имеет перфорированные боковые стенки и приспособлена для ее быстрого подключения в зоне открытых концов швеллерной балки к смежным балкам, которые лежат параллельно этой балке и находятся с ней в контакте с каждой из боковых сторон.

При использовании элементы швеллерной балки совмещают друг с другом таким образом, чтобы были в контакте верхние части сторон швеллерной балки. Эти части выполнены с возможностью быстрого их подсоединения друг к другу за счет того, что предусмотрены отверстия, расположенные напротив аналогичных отверстий в смежных швеллерных балках, причем средства крепления, такие как соединения болт-гайка, шплинты, С-образные струбцины и т. п., могут быть использованы для соединения вместе швеллерных балок по меньшей мере в двух местоположениях вдоль их непрерывных длин. Для облегчения возможности установки средств крепления швеллерная балка преимущественно имеет на ее открытых концах, смежных с U -образным поперечным сечением, участок, на котором стенки параллельны.

Швеллерная балка преимущественно имеет плоский участок основания, который уже расстояния между открытыми концами швеллерной балки. Этот плоский участок основания обеспечивает надежное соединение с опорными средствами внутри колонны, на которых покоится собранная опорная плита, установленная в ее рабочем положении. Опорными средствами обычно является уступ, идущий вокруг внутренней поверхности колонны на соответствующей высоте.

Участок основания элемента опорной плиты соединяется с участком, смежным с открытыми концами элемента, при помощи наклонных боковых стенок, которые снабжены отверстиями для прохода потока жидкости при эксплуатации опорной плиты, изготовленной из швеллерных балок. В том случае, когда при эксплуатации задействован двухфазный противопоток, отверстия в боковых стенках должны иметь достаточную площадь, чтобы пропускать пар без существенного сопротивления. На практике это может означать, что площадь отверстий должна составлять около 60% или более площади поперечного сечения колонны. Степень наклона боковых стенок диктуется относительными размерами на открытом конце и преимущественно является одинаковой для обеих сторон.

При работе с двухфазным противопотоком желательно предусмотреть отверстия в основании швеллерной балки, чтобы позволить осуществлять дренаж жидкостей через опорную плиту. Однако число таких отверстий не должно быть слишком большим или же такие отверстия не должны быть расположены слишком близко, чтобы привести к существенному ослаблению конструкции. При этом отверстия должны быть достаточно широкими для того, чтобы пропускать жидкость без образования напора жидкости, который мог бы заставить жидкость втекать в отверстия в боковых стенках. Обычно достаточно, чтобы отверстия составляли ориентировочно от 7 до ориентировочно 10% площади поперечного сечения колонны.

Дополнительной преимущественной упрочняющей характеристикой является также предусмотрение отогнутых внутрь под прямым углом сгибов (отбортовок) на каждом из верхних концов швеллерной балки. Это помогает оказывать сопротивление любой деформации балки под весом материала, заполняющего ее при эксплуатации.

При встраивании в опорную плиту структурная прочность швеллерной балки, имеющей упомянутые выше наклонные боковые стенки, может быть дополнительно повышена предусмотрением торцевых замыкающих пластин в виде равнобедренных треугольников с присоединительными фланцами, идущими вдоль равных сторон (треугольника), причем такие замыкающие пластины предназначены для заполнения пространства между наклонными сторонами смежных швеллерных балок и могут быт присоединены при помощи упомянутых крепежных фланцев к двум швеллерным балкам. Указанные замыкающие пластины также закрывают пространство s между швеллерными балками, предотвращая пропускание компонентов наполнителя вниз через блок опорной плиты. Для осуществления монтажа в этом случае могут быть использованы такие же крепежные средства, как и использованные для соединения смежных швеллерных балок на их открытых концах.

На фиг. 1 представлен вид в перспективе преимущественного варианта осуществления швеллерной балки в соответствии с изобретением; на фиг. 2 - поперечное сечение опорной плиты, изготовленной из швеллерных балок, показанных на фиг. 1 при ее установке в реакционную колонну.

На фиг.1 показана швеллерная балка 1, которая имеет главным образом U-образное поперечное сечение, с участком плоского основания 5 и наклонными боковыми стенками 4, расходящимися от основания с увеличением расстояния между ними при увеличении расстояния от основания. Боковые стенки заканчиваются участками параллельных стенок 2, каждый из которых снабжен идущим внутрь фланцем 3. Участки параллельных стенок снабжены множеством размещенных на определенном расстоянии отверстий 7, в которые могут быть введены средства крепления в виде пары болт-гайка. Наклонные стенки имеют множество отверстий 8, которые приспособлены для легкого прохода через них жидкостей или газов. На участке плоского основания 5 также могут быть предусмотрены отверстия 9 для дренажа жидкости. Торцевые пластины 6 привернуты парами болт-гайка 10 к боковым стенкам, смежным с открытыми концами швеллерной балки.

На фиг. 2 показана колонна с собранной опорной плитой, содержащей три швеллерных балки, показанные на фиг. 1, а также содержащей дополнительно с каждого из концов половину швеллерной балки такой же конструкции, причем участок плоского основания этой половины швеллерной балки покоится на опорном уступе 20, закрепленном внутри стенки 21 реакционной колонны.

Материал, из которого может быть сконструирована швеллерная балка, в существенной степени зависит от условий окружающей среды, в которой она эксплуатируется. С учетом веса наполнителя, который поддерживает балка, предпочтительным материалом является сталь, причем в особенности предпочтительной является нержавеющая сталь. Однако в соответствующих обстоятельствах могут быть использованы и другие материалы.

При эксплуатации опорная плита может быть применена для поддержки компонентов наполнителя, по желанию, в структурной или сбросовой форме. Следует обратить внимание на то, что опорная плита безо всяких трудностей может быть смонтирована и демонтирована в ограниченном пространстве, а также может быть использована во многих различных конфигурациях. Поэтому она представляет собой чрезвычайно адаптивное и гибкое средство конструирования опорных плит для реакционных колонн.

Изобретение используется в устройствах для массо- и телепередачи, а более конкретно изобретение касается создания колонн, содержащих внутри наполнитель в структурной или насыпной форме. Такие наполнители обычно покоятся на опорной плите (тарелке), установленной на дне секции наполнителя. Именно к таким опорным плитам и имеет отношение изобретение. Опорная плита содержит швеллерные балки, которые могут быть смонтированы в ограниченном пространстве с образованием несварной опорной плиты, имеющей любую конфигурацию, а в последующем могут быть демонтированы и повторно использованы в другом месте. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Опорная плита, включающая в себя множество швеллерных балок с поперечным сечением главным образом U-образной формы, которые имеют участок плоского основания и боковые стенки, каждая боковая стенка содержит параллельный участок, причем указанные швеллерные балки лежат параллельно друг другу, отличающаяся тем, что каждая боковая стенка содержит наклоненный наружу перфорированный участок, который соединяет параллельный участок с участком плоского основания, при этом боковые стенки образуют открытые концы швеллерной балки, противоположные участку основания, по меньшей мере один из участков боковых стенок, смежный с открытыми концами швеллерной балки, находится в контакте с соответствующим участком смежной швеллерной балки и соединяется с ним при помощи съемных крепежных средств, причем по меньшей мере один из наклоненных участков боковых стенок по меньшей мере одной из швеллерных балок снабжен торцевой пластиной, которая расположена в плоскости, перпендикулярной длине швеллерной балки, и локализована на одном из ее концов, при этом указанная торцевая пластина может быть подсоединена к наклонному боковому участку данной швеллерной балки и наклонному боковому участку соседней швеллерной балки таким образом, чтобы перекрывать зазор между указанными наклонными боковыми участками смежных швеллерных балок. 2. Плита по п.1, отличающаяся тем, что торцевые пластины предусмотрены между всеми смежными швеллерными балками с их обеих сторон. 3. Плита по п.1, отличающаяся тем, что средства крепления, соединяющие друг с другом смежные швеллерные балки, включают в себя гайки и болты, пропущенные через соответствующие отверстия на контактирующих участках боковых стенок смежных балок. 4. Плита по п.1, отличающаяся тем, что участки основания швеллерных балок снабжены отверстиями.