DE1519722C

DE1519722C - Kolopnen valve base for mass transfer

Info

Publication number: DE1519722C
Application number: DE19661519722
Authority: DE
Inventors: Arno Dipl Ing 6800 Mannheim BOId 15 04 Schramm
Original assignee: Stahl Apparate und Geratebau GmbH, 6806 Viernheim
Priority date: 1966-06-14
Filing date: 1966-08-16
Publication date: 1973-06-28

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventilboden für Stoffaustauschkolonnen, bei dem jede Gasdurchtrittsöffnung mit einem Ventilteller abgedeckt ist, der in der Öffnung mittels an dem Ventilteller angebrachten und mit Anschlägen zur Hubbegrenzung versehenen Führungselementen geführt ist.The invention relates to a valve base for mass transfer columns, in which each gas passage opening is covered with a valve disk which is in the Opening by means of guide elements attached to the valve disk and provided with stops for stroke limitation is led.

Bei einer bekannten Ausführungsform mit diesen Merkmalen ist die Durchtrittsöffnung der Bodenplatte mit einem nach unten gezogenen Kragen versehen, wodurch erreicht wird, daß der Druckverlust der so ausgehalsten Ventilboden günstiger ist als bei Ventilboden ohne eine derartige Aushalsung. Es hat sich jedoch ergeben, daß diese Art der Ausbildung der Böden mit erheblichen Nachteilen verbunden ist und dabei eine bedeutende Verbesserung der auftretenden Druckverlliste durch diese Maßnahme nicht erzielt werden kann. Durch das Aushalsen des Bodenblechs, das einen zusätzlichen Arbeitsgang beim Herstellen des Blechs darstellt, werden zusätzliche Spannungen in das Bodenblech gebracht, so daß nachträgliche Richtarbeiten unvermeidlich sind. Beim Einsatz der Böden für korrosive Medien sind durch die so in die Böden gebrachte Spannungen zusätzliche Korrosionsgefahren gegeben, nämlich eine Spannungs-Riß-Korrosion. Das Aushalsen der Bodenöffnungen ist im übrigen nur bei dünnen Blechen möglich.In a known embodiment with these features, the passage opening is the base plate provided with a downwardly drawn collar, whereby it is achieved that the pressure loss of the so endured Valve bottom is cheaper than valve bottom without such a neck. However, it has emerged that this type of training of the floors is associated with significant disadvantages and thereby a significant improvement of the occurring print lists cannot be achieved by this measure. By necking out the floor pan, one represents additional work step in the manufacture of the sheet metal, additional stresses are in the base plate brought so that subsequent straightening work is inevitable. When using the floors for corrosive The tensions brought into the soil in this way give media additional risks of corrosion, namely, stress-crack corrosion. The necking out of the bottom openings is only possible with thin sheets possible.

Bei einer anderen bekannten Ausführungsform wird die Lehre vermittelt, daß das Gewicht des einzelnen Ventilkörpers für die Charakteristik hinsichtlich des Ausregnens von Flüssigkeit durch die Durchtiittsöffnungen bei niedrigen Dampf- oder Gasbelastungen bestimmend ist. Dabei muß das Gewicht des Ventilkörpers wesentlich größer gewählt werden, als sich nach Maßgabe der mechanischen Beanspruchung und der dafür notwendigen Blechdickcn ergeben würde. Es muß also Ballastgewicht vorgesehen werden, welches zwangläulig den Ventilkörper verteuert.In another known embodiment, the teaching is taught that the weight of the individual Valve body for the characteristic with regard to the rain out of liquid through the passage openings is decisive in the case of low vapor or gas loads. The weight of the valve body must be can be chosen to be much larger than that depending on the mechanical stress and the sheet thickness required for this would result. So it must be provided ballast weight, which inevitably increases the cost of the valve body.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Ventilböden für Stoffaustauschkolonnen dahingehend zu verbessern, daß der Druckverlust, insbesondere bei einem Betrieb mit niedrigen Drücken und vornehmlich beim Vakuumbetrieb erheblich vermindert wird, um die Wirtschaftlichkeit der Anlage und damit die Durchsatzleistung des Austauschbodens zu verbessern, wobei gleichzeitig die durchregnende Menge der Flüssigkeit vermindert, d. h. die Mindestdampfgeschwindigkeit, bei welcher das Ausregnen unterbunden wird, niedriger ist.The invention is based on the object of providing valve trays of this type for mass transfer columns to improve that the pressure loss, especially when operating at low pressures and especially is significantly reduced in vacuum operation, to the profitability of the system and thus the throughput to improve the exchange floor, while at the same time reducing the amount of raining liquid decreased, d. H. the minimum steam speed at which rain is prevented is lower is.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß am unteren Ende der Führungselemente ein im wesentlichen'die Form des Querschnittes der Gasdurchtrittsöffnung aufweisenden Ring angebracht ist.This object is achieved according to the invention in that a at the lower end of the guide elements essentially the shape of the cross section of the gas passage opening having ring is attached.

ίο Die erfindungsgemäße Ausführungsform eines deraitigen Ventilbodens hat den Vorteil, daß der Druckverlust insbesondere bei einem Betrieb mit niedrigen Drücken, vornehmlich bei Vakuumbetrieb, erheblich vermindert wird, was eingehende Versuche ergeben haben, so daß die Wirtschaftlichkeit der Anlage und damit die Durchsatzleistung des Austauschbodens erheblich verbessert werden konnte. Mit dieser Verminderung der auftretenden Druckverluste konnte auch gleichzeitig das bei derartigen Ventilboden notwendige Ballast-Material vorteilhaft angebracht werden, wobei durch Versuche festgestellt wurde, daß durch die erfindungsgemäße Maßnahme das Ausregnen der Flüssigkeit aus den Bodenöffnungen wesentlich vermindert wird. Die erfindungsgemäße Ausführungsform des VentiJbodens hat darüber hinaus den Vorteil, daß das Herstellen des Ventilbodens mit den Ventiltellern u. dgl. erheblich vereinfacht wird, wobei die bei derartigen bekannten Böden häufig auftretenden Spannungsrisse, insbesondere bei korrosiven Medien, vermieden werden.ίο The embodiment according to the invention of such a thing Valve bottom has the advantage that the pressure loss, especially when operating with low Pressures, especially in vacuum operation, is significantly reduced, which results in detailed experiments have, so that the economy of the system and thus the throughput of the exchange floor could be improved considerably. With this reduction of the occurring pressure losses could at the same time, the ballast material necessary for such a valve base can advantageously be attached, it was found through experiments that the measure according to the invention prevents rain the liquid from the bottom openings is significantly reduced. The embodiment of the invention of the valve base also has the advantage that the manufacture of the valve base with the valve disks and the like is considerably simplified, whereby the stress cracks often occurring in such known floors, especially with corrosive media.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Schnitt durch eine Austauscheinheit mit an den Führungselementen befestigtem Ansatz,
F i g. 2 einen Grundriß von F i g. 1,
F i g. 3 einen Schnitt durch eine Austauscheinheit mit oben sitzendem Führungskorb,
F i g. 4 einen Grundriß von F i g. 3,The invention is explained in more detail in the following description on the basis of exemplary embodiments in conjunction with the drawings. It shows F i g. 1 shows a section through an exchange unit with the attachment attached to the guide elements,
F i g. 2 shows a plan of FIG. 1,
F i g. 3 shows a section through an exchange unit with a guide cage at the top,
F i g. 4 is a plan view of FIG. 3,

F i g. 5 einen Schnitt durch eine Austauscheinheit mit angeformten nach unten ragenden Führungsstiften, F i g. 6 einen Schnitt durch eine AustauscheinheitF i g. 5 shows a section through an exchange unit with molded guide pins protruding downwards, F i g. 6 shows a section through an exchange unit

mit am Ansatz angeformten Führungselementen,with guide elements formed on the attachment,

F i g. 7 einen Schnitt durch eine Austauscheinheit, bei der der erfindungsgemäß ausgebildete Ansatz mittels Formstücken befestigt ist,F i g. 7 shows a section through an exchange unit in which the attachment designed according to the invention is by means of Fittings is attached,

F i g. 8 einen Schnitt durch eine Austauscheinheit mit einem Ansatz aus Drahtiingen undF i g. 8 shows a section through an exchange unit with an attachment made of wire rings and

Fig. 9 einen Schnitt durch eine Austauscheinheit mit einem ausgehalsten Ansatz.9 shows a section through an exchange unit with a relaxed approach.

Die F i g. 1 und 2 zeigen einen Teil eines Austauschbodens 1 mit einer Gasdurchtrittsöffnung 2 und einem Ventilteller 3. Am Ventiltellerrand sind Führungselemente 4 befestigt, beispielsweise durch Anformen, Anschweißen od. dgl., welche nach unten durch die Gasdurchtrittsöffnungen ragen und mit Anschlägen 5 zur Hubbegrenzung des Ventiltellers 3 versehen sind. Erfindungsgemäß ist an den Anschlägen ein Ring 6 angebracht, der die Querschnittsform der Gasdurchtrittsöffnungen hat und konzentrisch zum Ventilteller 3 angeordnet ist. Der innere Durchmesser des Ringes 6 entspricht beispielsweise dem Durchmesser der Gasdurchtrittsöffnung des Austauschbodens. Vergleichende Messungen haben ergeben, daß der Widerstaiuiskoefnzient sich mit und ohne Ring 6 wie etwa 1: 1,45 verhält. Der Widerstand am trockenen Boden wird also durch die Ausbildung gemäß der Erfindung erheblich herabgesetzt.The F i g. 1 and 2 show part of an exchange tray 1 with a gas passage opening 2 and a valve disk 3. There are guide elements on the edge of the valve disk 4 attached, for example by molding, welding or the like. Which down through the Gas passage openings protrude and are provided with stops 5 to limit the stroke of the valve disk 3. According to the invention, a ring 6 is attached to the stops, which has the cross-sectional shape of the gas passage openings and is arranged concentrically to the valve disk 3. The inner diameter of the ring 6 corresponds, for example, to the diameter of the gas passage opening of the exchange tray. Comparative Measurements have shown that the resistance coefficient behaves with and without ring 6 as about 1: 1.45. So the resistance on dry ground will be considerably reduced by the training according to the invention.

Bezüglich des Ausregnens von Flüssigkeit durch die Gasdurchtrittsöff nungen bei niedrigen Dampf belastungen wurden Untersuchungen durchgeführt, deren Ergebnisse in der folgenden Tabelle wiedergegeben sind:Regarding the rain out of liquid through the gas passage openings at low vapor loads Investigations were carried out, the results of which are given in the following table:

Es wurden zwei Ventilkörper gleichen Gewichts und gleicher Abmessungen verglichen, die jedoch einmal mit und einmal ohne den erfindungsgemäßen Ansatz ausgeführt waren. Die aus einer Dampfdurchtrittsöffnung ausregnende Wassermenge in Liter pro Minute wird in Abhängigkeit von der Luftgeschwindigkeit in der Dampfdurchtrittsöffnung in Meter pro Sekunde angegeben.Two valve bodies of the same weight and dimensions were compared, but only once were carried out with and once without the approach according to the invention. The one from a steam passage opening The amount of rainwater in liters per minute is calculated as a function of the air speed in the steam passage opening in meters per second.

Luftair Ausregnende Wassermenge aus einerRainy out amount of water from one ohne Ansatzwithout approach geschwindigkeit
in Dampfdurchspeed
in steam through DampfdurchtrittsöffnungSteam passage opening l/minl / min trittsöffnungopening mit Ansatzwith approach 00 m/secm / sec l/minl / min 0,160.16 13,313.3 00 0,290.29 12,012.0 00 0,350.35 10,210.2 00 0,280.28 8,58.5 0,020.02 0,290.29 6,06.0 0,110.11 0,330.33 5,05.0 0,170.17 4,04.0 0,230.23

Der Vergleich der Tabellenwerte zeigt den wesentlichen Vorteil der gemäß der vorliegenden Erfindung mit Ansatz versehenen Ausführung des Ventilkörpers.The comparison of the table values shows the essential advantage of the present invention with shoulder provided design of the valve body.

In der Praxis ist zu beachten, daß der Ring 6 nicht strömungsdicht an dem Austauschboden anliegt. Der Einfluß eines solchen Luftspaltes wurde durch Messungen geprüft. Wird der Widerstandskoeffizient für den trockenen Boden beim Luftspalt Null, also bei fest am Austauschboden anliegendem Ring 6 zu 100% angenommen, so ergibt sich auf Grund der Messungen der Einfluß des Luftspaltes wie folgt:In practice, it should be noted that the ring 6 does not lie against the exchange base in a flow-tight manner. the The influence of such an air gap was checked by measurements. If the drag coefficient for the dry soil with zero air gap, i.e. 100% assumed with ring 6 firmly attached to the replacement soil, the influence of the air gap results from the measurements as follows:

4040

4545

LuftspaltAir gap Relativer Wider
standskoeffizientRelative cons
standing coefficient mmmm 7o7o 00 100100 11 105105 22 106106 3 .3. 121121

Ein kleiner Luftspalt verkleinert also den Vorteil, der durch die erfindungsgemäße Ausbildung erreicht wird, nur unwesentlich.A small air gap thus reduces the advantage that is achieved by the design according to the invention, only insignificantly.

Bei der in den F i g. 3 und 4 skizzierten Bauform ist über der Bodenöffnung 2 ein Armkreuz 7 zur Führung des Ventiltellers 3 befestigt. Der Ring 6 ist mit Hilfe eines Zentralstifts 8 und einer Traverse 9 am Ventilteller befestigt. Der Widerstandskoeffizient wird auch hier im Sinne des oben gesagten verkleinert.In the case of the FIGS. 3 and 4 sketched design is above the bottom opening 2, a spider 7 for guidance of the valve disk 3 attached. The ring 6 is with the help of a central pin 8 and a traverse 9 on the valve plate attached. The drag coefficient is also reduced here in the sense of the above.

Bei der Bauform, wie sie F i g. 5 zeigt, ist der Ring 6 am Ventilkörper als Teil des Führungsorganes des Ventiltellers ausgebildet. Die Befestigung des Ringes 6 erfolgt wieder mit Hilfe eines Zentralstiftes 8 und einer Traverse 9 am Ventilteller 3. Zur Führung des Ringes 6 sind am Rand der Gasdurchtrittsöffnungen des Austauschbodens Führungsstife 10 angeformt oder befestigt, die nach unten ragen.In the design as shown in FIG. 5 shows, the ring 6 is on the valve body as part of the guide member of the Valve disk formed. The attachment of the ring 6 takes place again with the help of a central pin 8 and one Traverse 9 on the valve plate 3. To guide the ring 6 are on the edge of the gas passage openings of the exchange base Guide pins 10 molded or attached that protrude downward.

Ein weiteres Beispiel einer Bauform zeigt die F i g. 6, wonach an dem Ring 6 die-Führungs- und Befestigungselemente 4 für den Ventilteller 3 angeformt oder angeschweißt sind und durch die Bodenöffnung 2 des Austauschbodens 1 nach oben durchragen. Die Anschläge 11 zur Begrenzung der Höchstlage des Ventiltellers 3 sind ebenfalls an dem Ring 6 angeformt oder angeschweißt.Another example of a design is shown in FIG. 6, after which the guide and fastening elements on the ring 6 4 are molded or welded for the valve plate 3 and through the bottom opening 2 of the Exchangeable base 1 protrudes upwards. The stops 11 to limit the maximum position of the valve disk 3 are also molded or welded onto the ring 6.

Der Ring 6 kann auch (F i g. 7) durch Formstücke 12, insbesondere aus elastischem Material, beispielsweise Draht, an dem Ventilteller 3 befestigt sein. Diese Formstücke 12 ragen durch die Bodenöffnung 2 des Austauschbodens 1 und dienen zusammen mit dem Ring 6 als Führungselement für den Ventilteller. Zur Begrenzung der Höchstlage des Ventiltellers sind an den Formstücken 12 Anschläge 13 vorgesehen.The ring 6 can also (FIG. 7) by means of shaped pieces 12, in particular made of elastic material, for example Wire to be attached to the valve head 3. These fittings 12 protrude through the bottom opening 2 of the Exchange bottom 1 and serve together with the ring 6 as a guide element for the valve disc. To the Limitation of the maximum position of the valve disk 12 stops 13 are provided on the fittings.

Die in den F i g. 1 bis 7 skizzierten Ringe 6 können auch so ausgebildet werden, daß Drahtringe 14 über die Führungselemente 12 gelegt werden. Die Führungselemente 12, die wieder mit Anschlägen 13 zur Hubbegrenzung versehen und an dem Ventilteller 3 befestigt sind, ragen durch die Bodenöffnung 2 des Austauschbodens 1 hindurch. Auch durch diese Ausführungsform wird eine Verkleinerung des Widerstandskoeffizienten erzielt. Ebenso wird das Ausregnen von Flüssigkeit veiringert.The in the F i g. 1 to 7 outlined rings 6 can also be designed so that wire rings 14 over the guide elements 12 are placed. The guide elements 12, which again have stops 13 to limit the stroke are provided and attached to the valve plate 3, protrude through the bottom opening 2 of the exchange base 1 through. This embodiment also achieves a reduction in the drag coefficient. Likewise, the raining of Liquid perishes.

Schließlich kann man, wie in F i g. 9 gezeigt, den Ring 6 an seinem unteren Rand aushalsen, um zu den gleichen Ergebnissen zu kommen.Finally, as shown in FIG. 9 shown, the ring 6 at its lower edge neck to the to get the same results.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Valve base for mass transfer columns, in which each gas passage opening with a valve disk is covered, which is attached in the opening by means of the valve disc and with stops guide elements provided for stroke limitation, characterized in that that at the lower end of the guide elements (4, 8, 12) a substantially the shape of the cross section the gas passage opening (2) having ring (6) is attached.

2. Valve base according to claim 1, characterized in that the ring (6) consists of wire rings (14) is formed (Fig. 8).

3. Valve base according to claim 2, characterized in that between the individual rings (14) an air gap is left (F i g, 8).

4. valve base according to claim 1, characterized in that the ring (6) below the Bottom (1) is omitted (Fig. 9).