УСТРОЙСТВО В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ КОЛОННЕ Российский патент 2004 года по МПК B01D3/20 F16B2/00 

Изобретение относится к устройству в технологической колонне в соответствии с ограничительной частью п.1, а также к колонне с таким устройством. Под понятием "технологическая колонна" подразумевается, например, разделительная колонна с упорядоченной набивкой или тарельчатая колонна.

В разделительной колонне, которая для проведения разделения веществ, например дистилляции, содержит упорядоченную набивку и которая представляет собой особую форму технологической колонны, между проходящей в виде стекающей пленки жидкостью и текущей в противотоке паровой фазой имеет место обмен веществ и теплообмен. Для того чтобы происходило оптимальное разделение веществ, жидкость должна с помощью распределителей равномерно распределяться по поперечному сечению колонны и подаваться на набивку. При изготовлении больших колонн изготовитель устанавливает распределитель жидкости в опытной установке для того, чтобы проверить качество распределения и в случае необходимости ввести необходимые коррективы.

Для транспортировки распределителя жидкости и его установки в колонну целесообразно разделить распределитель на удобные в обращении компоненты. Распределитель жидкости, состоящий из главного канала и присоединенных к нему вспомогательных каналов, по конструкции выполняется таким, чтобы вспомогательные каналы с помощью разъемных соединительных средств, а именно болтов, могли быть установлены на главном канале. Путем отвинчивания болтов можно разобрать распределитель.

И в других устройствах в технологических колоннах, имеющих очень большие габариты, вследствие вышеуказанных причин, а также по другим причинам предпочтительно предусмотреть компоненты, которые можно соединить с возможностью разъема с помощью резьбовых соединений. Такое устройство может быть, например, конструктивным элементом, в котором сборник жидкости комбинирован с распределителем жидкости. Сборник жидкости может быть составлен из пластин, смонтированных на несущей структуре. И в данном случае для монтажа применяются резьбовые соединения.

Другим аналогичным устройством может быть сливная шахта (сливная труба) в тарельчатой колонне.

Задачей изобретения является создание устройства для установки в технологическую колонну, собираемого из компонентов и позволяющего как монтаж, так и демонтаж - разборку на отдельные составляющие детали - с экономией времени. Демонтаж, как и в дальнейшем повторный монтаж, должен проводиться без занимающих много времени отвинчивания болтов и соответственно соединения болтами. Данная задача решается с помощью охарактеризованного в п.1 устройства.

Устройство установлено в технологической колонне и служит, в частности, для направления жидкости. Данное устройство содержит, по меньшей мере, две выполненные из листового металла, соединенные между собой детали. В одной детали, листовом металле первого типа, выполнена выемка, и в другой детали, листовом металле второго типа, - входящий в выемку выступ. Обе листовые детали удерживаются между выемкой и выступом с помощью крюкового сцепления. Обе детали из листового металла удерживаются крюковым сцеплением между выемкой и выступом в надежном положении. Выемка и выступ образуют единственную пару или одну пару из многих, и детали из листового металла имеют вокруг пары или вокруг каждой пары плоские, прилегающие друг к другу участки. Ниже такая пара выемки и выступа обозначается кратко как "защелка". Обоснование этого обозначения дается в связи с описанием чертежей.

В устройстве согласно изобретению защелки используются вместо резьбовых соединений, которые приняты согласно уровню техники. Эти защелки могут с успехом применяться также для того, чтобы выполнить соединения между частями стенки, которые обычно собираются сваркой. В таких соединениях не нужно предусматривать возможность разборки. Пункт 1 включает в объеме защиты также и такие устройства. В исключительном случае такое устройство состоит из двух полос из листового металла, соединенных между собой защелкой, причем в данном случае дополнительно должен быть предусмотрен указанный в п.2 признак.

Зависимые пп.2-6 относятся к предпочтительным вариантам выполнения устройства в соответствии с изобретением. Колонны с устройствами в соответствии с пп.2-6 являются предметом пп.7-10.

Ниже изобретение поясняется с помощью чертежей:

фиг.1 - верхний отрезок технологической колонны, содержащей набивку;

фиг.2 - распределитель жидкости к колонне по фиг.1;

фиг.3 - с частичными вырезами несущая балка выполненного в соответствии с изобретением распределителя жидкости по фиг.2, имеющего соединения защелкой;

фиг.4 - деталь несущей балки по фиг.3;

фиг.5 - сечение закрытой защелки, состоящей из двух деталей из листового металла;

фиг.6 - деталь из листового металла - деталь из листового металла первого типа - для варианта формы показанной на фиг.5 защелки;

фиг.7 - часть особого распределителя жидкости, выполненного в соответствии с изобретением;

фиг.8 - вид в перспективе закрытой защелки;

фиг.9 - часть ванны или канала, имеющего на торцевой стороне закрепленную защелкой часть стенки;

фиг.10 - подобная конструкция, как и на фиг.9, для распределительного канала распределителя жидкости, причем защелки открыты;

фиг.11 - концевые участки двух полос из листового металла или листовых элементов, соединяемые двумя защелками;

фиг.12 - еще одна защелка;

фиг.13 - защелка по фиг.12, вид с задней стороны;

фиг.14 - сливная шахта тарельчатой колонны.

Показанная на фиг.1 с частичными вырезами с верхним отрезком колонна 100 содержит набивку 120, у которой схематически изображены верхний конец 120а и нижний конец 120b. Набивка 120 представляет собой, например, упорядоченную набивку, составленную из гофрированной металлической фольги и образующую "структуру крестообразного канала". Она собрана, как правило, из большого количества сегментов (не показано) и заполняет все поперечное сечение колонны 100. Над набивкой 120 размещен распределитель жидкости 110. Через подводящий трубопровод 112 и главный канал 113 можно подавать жидкость (обозначено стрелками) во вспомогательные каналы 114 и оттуда на верхний конец 120а набивки 120. Главный канал 113 и вспомогательные каналы 114 выполнены известным образом так, что жидкость равномерно распределяется по всему поперечному сечению колонны и тем самым по набивке 120.

На фиг.2 показан распределитель жидкости 110 колонны 100 фиг.1 в изометрической проекции. Главный канал 113 и вспомогательные каналы 114 сверху открыты. В главном канале 113 установлен канал предварительного распределения 116, который закрыт на торцевых сторонах части канала коробчатой формы 116’ стенками 117а и 117b. Вспомогательные каналы 114 закреплены на несущих балках 115 (показана только одна). Выполненное в соответствии с изобретением крепление на несущих балках 115, а именно защелка, показано в отдельности с помощью следующих фиг.3-6. Стенки 117а, 117b могут быть отделяемыми деталями из листового металла, которые также закреплены с помощью защелок на детали канала 116’ (сравн. ниже фиг.9).

Фиг.3 показывает в разрезе и в увеличенном виде несущую балку 115 распределителя жидкости 110, который представляет собой первый пример устройства в соответствии с изобретением, а именно устройства, которое можно применять в технологической колонне 100 и которое, в частности, предусмотрено для направления жидкости. Данное устройство 110 имеет, по меньшей мере, две выполненные из листового металла детали, соединенные между собой с возможностью разборки. В одной детали 1, детали из листового металла первого типа, выполнена выемка 12, в другой детали 2, детали из листового металла второго типа, размещен подходящий по размеру выемке 132 выступ 21. Деталь 2 листового металла второго типа образована несущими балками 115.

Обе детали 1 и 2 из листового металла удерживаются крюковым сцеплением между выемкой 12 и выступом 21 в фиксированном положении. Образованная выемкой 12 и выступом 21 пара обозначена как защелка. Так как при закрытии защелки деталь 1 из листового металла, выполненная вокруг выемки 12 в виде пластины, совершает с данным пластинообразным окружением небольшое движение отклонения, которое осуществляется или без деформации, или упруго, после закрытия выступ 21 входит в выемку 12. Если движение отклонения связано с упругой деформацией, то при вводе, как правило, имеет место звук защелкивания.

Детали 1, 2 из листового металла имеют вокруг вышеуказанной пары выемки 12 и выступа 21 плоские участки 120 и 210, которые в закрытом состоянии соединения защелки находятся друг на друге. В детали 2 из листового металла второго типа наряду с выступом 21 пары находится еще один выступ 22, который имеет форму плоской скобы и который находится внутри плоского участка 220. Пластина 11 детали 1 из листового металла первого типа при закрытии защелки вдвигается между скобой 22 и окружающим ее участком 220. Выступ 21 находится на участке вдвинутой скобы 11.

Деталь 2 из листового металла второго типа имеет крюкообразную, расположенную в плоскостях 230 выемку 23. Деталь 3 из листового металла третьего типа (см. фиг.4) имеет шлицевые прорези 32 в плоских участках 320. Деталь 3 из листового металла третьего типа задается, например, боковыми стенками вспомогательного канала 114 (см. фиг.2). Плоскости 230 крюкообразных выемок 23 расположены поперек плоских участков 320 шлицевых прорезей 32. Деталь 3 из листового металла подвешена шлицевыми прорезями 32 в крюкообразных выемках 23 второй детали 2 из листового металла. Обозначенная штрихами линия 3’ показывает, что обе части стенки детали 3 из листового металла образуют канал.

Деталь 1 из листового металла первого типа (см. фиг.3) имеет прорези 13, в которые вдвинуты указанные плоские участки 320 детали 3 из листового металла третьего типа (не показано). При этом состоящие соответственно из выемки 12 и выступа 21 пары находятся в показанном на фиг.3 соединенном состоянии. Деталью 1 из листового металла первого типа обеспечивается висячее соединение между деталью 2 из листового металла второго типа с деталью 3 из листового металла третьего типа.

Показанная на фиг.3 деталь 1 из листового металла первого типа (см. также фиг.5) имеет большую плоскую поверхность 14, которая переходит в две пластины 11 с выемками 12. Эта большая поверхность 14 переходит, кроме того, через кромку 15 изгиба в полосообразную поверхность 16. Деталь 2 из листового металла второго типа имеет соответственно две скобы 22 и два относящихся к выемкам 12 выступа 21.

Деталь 1 из листового металла первого типа может быть установлена в двух положениях: в одном положении полосообразная поверхность 16 направлена от детали 2 из листового металла второго типа (фиг.5); в другом положении полосообразная поверхность 16 направлена в сторону детали 2 из листового металла второго типа (фиг.3). Если в показанном на фиг.5 положении полоса 16 протягивается вверх (стрелка 17а), то создается движение опрокидывания (стрелка 17b), которым опрокидывается выемка 12 из зоны действия выступа 22. Таким образом, путем вытягивания в направлении стрелки 17а отделяется деталь 1 из листового металла первого типа без особых затрат из крюкового сцепления и может быть легко удалена. В другом положении (фиг.4) не создается соответствующее движение опрокидывания: деталь 1 из листового металла первого типа надежно зацеплена крюком. Поэтому данное второе положение пригодно для окончательного монтажа, а первое положение имеет преимущество для временного монтажа с целями проверки (см. начало описания). Разумеется, и после окончательного монтажа защелки еще можно отсоединять (с помощью инструмента или сноровки монтажника).

На фиг.1 кроме распределителя жидкости 110 показан также сборник 130, установленный под нижним концом 120b набивки 120. На несущей конструкции 132 установлены пластины 131. Соединение между пластинами 131 и несущей конструкцией 132 может быть выполнено также с помощью защелок; сборник 130 жидкости представляет собой еще один пример устройства в соответствии с изобретением. Несущая конструкция 132 выполнена с преимуществом в виде сборного канала, который пластинами 131 направляет жидкость к центральному стоку 133, через который жидкость подводится в следующий распределитель (не изображен).

Фиг.6 показывает деталь 1 из листового металла первого типа относительно вариантной формы показанной на фиг.5 защелки. В данном случае защелка образуется только парой выступ 21-выемка 12. С первым вариантом работать лучше (фиг.3) с двумя такими парами и его нужно выполнить с меньшей точностью.

Фиг.7 показывает часть выполненного в соответствии с изобретением распределителя жидкости 110, имеющего особую сливную систему на боковых стенках главного канала 113. Данная сливная система содержит направляющие органы 118, которыми распределяемая жидкость направляется из главного канала 113 во вспомогательные каналы 114. Направляющие органы 118 зафиксированы с помощью защелок на боковых стенках вспомогательных каналов 114. Из соединения защелки показана только выемка 12. Соответствующий выступ 21, который не обязательно должен присутствовать, и скоба 22 (см. фиг.3) находятся на выброшенной в разрыве изображения детали стенки вспомогательного канала 114. Используя обозначения, примененные для определения устройства в соответствии с изобретением, направляющий орган 118 представляет собой деталь 1 из листового металла первого типа, а вспомогательный канал 114 - деталь 2 из листового металла второго типа.

Фиг.8 показывает в виде в перспективе замкнутую защелку, через которую деталь 1 из листового металла (с пластиной 11 и выемкой 12) соединена с деталью 2 из листового металла (со скобой 22 и выступом 21).

Фиг.9 показывает часть ванны или канала 116, имеющую на торцевой стороне закрепленную защелками деталь 117 стенки. Этот канал 116 может быть, например, каналом предварительного распределения, который размещен внутри показанного на фиг.2 главного канала 113 и который на торцевых сторонах коробчатой детали 116’ канала закрывается деталью 117 стенки. Показаны только выемки 12 и выступы 21 защелок, причем выступы 21 показываются на наружной стороне детали 116’ канала в виде углублений 21’. С преимуществом предусмотрены также скобы 22 (не показаны) в качестве компонентов защелок.

Фиг.10 показывает подобную конструкцию, как и фиг.9, для распределительного канала 114 распределителя жидкости. Боковая стенка 118, изображенная в разделенном виде, может собираться с помощью защелок на стенке распределительного канала 114.

Фиг.11 показывает концевые участки двух полос из листового металла или деталей 1 и 2 из листового металла, соединяемые двумя защелками 11, 12, 21, 22.

На фиг.12 показана еще одна защелка. В данном варианте выполнения прямоугольная или приблизительно прямоугольная поверхность 50 преобразована в пластинку 29. Данная пластинка 29 может пружинно и упруго отклоняться. Она представляет собой следующий выступ в детали 2 из листового металла второго типа наряду с выступом 21, который находится внутри плоского окружающего участка 220 пластинки 29. Плоская часть детали 1 из листового металла первого типа может вводиться между пластинкой 29 и ее плоским окружающим участком 220 в направлении двух нарисованных стрелок. После крюкового соединения между выемкой 12 и выступом 21 устанавливается положение детали 1 из листового металла первого типа без зазора предпочтительно под действием пружинного усилия пластинки 29.

Имеется две выемки 12 и соответственно два выступа 21, образующие две пары. Деталь 1 из листового металла первого типа имеет в полосообразном участке между обеими выемками 12 еще одну открытую к кромке детали из листового металла выемку 19, в которую вдвигается пластинка 29.

На фиг.13 показана защелка по фиг.12 с задней стороны. Она смотрится как прямоугольное углубление, кромка которого образована прямоугольником 50. Выступы 21 выглядят в виде углублений 21’.

В варианте выполнения по фиг.12 и 13 защелка имеет толщину больше толщины защелки со скобами 22. Поэтому она лучше пригодна для различных применений, например для изготовления сточной шахты для тарельчатой колонны.

Такая сточная шахта 5 показана на фиг.14. Она состоит из разных деталей из листового металла, соединенных друг с другом защелками 501-504. Эти защелки 501-504 изображены небольшими прямоугольниками. Каждый из этих прямоугольников соответствует углублению 50, как это видно на фиг.13.

Устройство установлено в технологической колонне и служит, в частности, для прохождения жидкости. Данное устройство содержит, по меньшей мере, две изготовленные из листового металла, соединенные друг с другом с возможностью разъединения детали 1, 2. В одной детали, детали 1 из листового металла первого типа, выполнена выемка 12, а в другой детали 2, детали из листового металла второго типа - входящий в выемку выступ 21. Обе детали из листового металла удерживаются крюковым сцеплением между выемкой и выступом в фиксированном положении. Выемка и выступ образуют одну пару или одну пару из многих, и детали из листового металла имеют в своем окружении одной или нескольких пар плоские, расположенные друг на друге участки. Устройство позволяет осуществлять монтаж и демонтаж отдельных составляющих деталей с экономией времени. 3 с. и 7 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Устройство в технологической колонне (100), в частности, для направления жидкости, которое содержит, по меньшей мере, две выполненные из листового металла, соединяемые друг с другом с возможностью разъединения детали (1, 2), отличающееся тем, что в одной детали - детали (1) из листового металла первого типа - выполнена выемка (12), а в другой детали - детали (2) из листового металла - выполнен входящий в выемку выступ (21) и обе детали из листового металла удерживаются крюковым сцеплением между выемкой и выступом в фиксированном положении, причем выемка и выступ образуют единственную пару или одну пару из нескольких, и детали из листового металла в окружающих участках (120, 210) пары или каждой пары имеют плоские, расположенные друг на друге участки.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в детали (2) из листового металла второго типа наряду с выступом (21) вышеуказанной пары (12, 21) размещен еще один выступ, имеющий форму плоской скобы (22) и находящийся внутри плоского окружающего участка (220), причем пластина (11) детали (1) из листового металла первого типа между скобой и ее плоским окружающим участком вдвинута и выступ (21) на участке вдвинутой пластины (11) и соответствующая выемка (12) находятся внутри пластины.3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что деталь (2) из листового металла второго типа имеет крюкообразную находящуюся в плоскости (230) выемку (23), деталь (3) из листового металла третьего типа имеет шлицевую прорезь (32) на плоском участке (320), плоскость (230) крюкообразной выемки размещена поперек плоского участка (320) шлицевой прорези (32), деталь из листового металла третьего типа подвешена шлицевой прорезью на крюкообразной выемке второй детали из листового металла и деталь (1) из листового металла первого типа имеет шлиц (13), в который вдвинут указанный плоский отрезок детали из листового металла третьего типа, причем состоящая из выемки (12) и соответствующего выступа (21) пара находится в зацепленном состоянии.4. Устройство по одному из пп.1-3, отличающееся тем, что деталь (1) из листового металла первого типа имеет большую плоскую поверхность (14), переходит, по меньшей мере, в одну пластину (11), предпочтительно две пластины с выемками (12), данная большая поверхность переходит через кромку (15) изгиба в полосовую поверхность (16), деталь (2) из листового металла второго типа имеет соответственно две скобы (22) и два соответствующих выемкам выступа (21) и деталь из листового металла первого типа можно установить в двух положениях, причем в одном положении полосовая поверхность направлена от детали из листового металла второго типа, в другом положении полосовая поверхность направлена к детали из листового металла второго типа.5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в детали (2) второго типа наряду с выступом (21) указанной пары (12, 21) размещен еще один выступ, имеющий форму упругой отклоняющейся пластины (29) и расположенный внутри плоского окружающего участка (220), причем плоская часть детали (1) из листового металла первого типа вдвинута между пластиной и ее окружающим участком (220), а именно так, что после вхождения в крюковое зацепление между выемкой (12) и выступом (21) положение детали из листового металла первого типа устанавливается без зазора, предпочтительно под пружинящим действием пластины.6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что деталь (1) из листового металла первого типа имеет на полосовом участке между обеими выемками (12) еще одну открытую к кромке детали (1) из листовой стали выемку, в которую вдвинута пластина (29).7. Разделительная колонна с набивками и устройством (110, 114, 116) согласно одному из пп.1-6, отличающаяся тем, что устройство установлено над и/или под участком набивки (120а, 120b) и с помощью устройства разделяется и соответственно собирается жидкость.8. Колонна по п.7, отличающаяся тем, что содержит устройство по п.4 или 5, и устройство является распределителем жидкости (110), который содержит, по меньшей мере, один главный канал (113) и множество вспомогательных каналов (114), причем каждый вспомогательный канал является деталью (3) из листового металла третьего типа, детали (2) из листового металла второго типа образуют несущие профили (115) для вспомогательных каналов и применены детали (1) из листового металла первого типа для обеспечения соединений между вспомогательными каналами и несущими профилями.9. Колонна по п.7, отличающаяся тем, что устройство представляет собой распределитель жидкости (110), содержащий, по меньшей мере, один главный канал (113) и множество вспомогательных каналов (114), причем каждый вспомогательный канал является деталью (2) из листового металла второго типа, и направляющие элементы (118) для распределяемой из главного канала во вспомогательные каналы жидкости представляют собой каждый деталь (1) из листового металла первого типа и/или внутри главного канала находится канал предварительного распределения (116), который состоит, по меньшей мере, из детали (1) из листового металла первого типа и детали (2) из листового металла второго типа.10. Тарельчатая колонна с устройством согласно одному из пп.1-6, отличающаяся тем, что устройство представляет собой сливную шахту.