DE19503856A1 - Ballastventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ballastventil für Stoffaustauschkolonnen, wie Fraktionierkolonnen, Destillierkolonnen, Gaswäscher u. a., wobei die Kolonne in übereinander liegenden Reaktionsräumen unterteilt und die Unterteilung dieser Reaktionsräume mittels Ventilböden vorgenommen ist, von denen jeder Ventilboden mehrere Ventilbohrungen und diese Bohrungen, entsprechend der Druckbelastung des jeweiligen Reaktionsraumes öffnende und verschließende Ballastventile aufweist sowie jedes Ballastventil von einer kreisförmigen und die lichte Weite der jeweiligen Ventilbohrung im Ventilboden geringfügig übersteigenden Ventilscheibe und einem den Hubweg dieser Scheibe über dem Ventilboden sowohl axial als auch radial begrenzenden Käfig gebildet wird, welcher seinerseits mit einer über die Ventilscheibe greifenden Verstrebung nebst einigen, diese Verstrebung am Ventilboden und über der jeweiligen Ventilbohrung tragenden Stützbeinen ausgerüstet ist, wobei für die Stützbeine besondere Bohrungen um die Ventilöffnung im Ventilboden vorgesehen und diese Beine in diesen Bohrungen verankerbar sind sowie die Beine an der Verstrebung des Käfigs, in Draufsicht gesehen, dreieckförmig angeordnet sind, und jedes Bein aus der Ebene dieser Verstrebung ausgestanzt und zum Ventilboden hin abgewinkelt ist, wie auch die, die dreieckförmig angeordneten Beine tragende Verstreckung stegförmig ausgeführt ist, und ein Teil des jeweiligen Steges der Verstrebung nach Ausstanzen und Abkanten das jeweilige Bein bildet, hingegen der Raum innerhalb der Stege insb. als freier Raum herausgestanzt ist.

Ein bekanntes Ballastventil nach der deutschen Patentanmeldung DE-OS 37 30 694.4 wird im wesentlichen von einem Käfig und einer Ventilscheibe gebildet, wobei der Käfig wiederum Begrenzungen für die Ventilscheibe in axialer und radialer Richtung aufweist. Die Begrenzungen in axialer Richtung werden dabei von Streben, die im montierten Zustand des Ballastventils auf dem Ventilboden parallel zum Ventilboden verlaufen, gebildet, und es werden die Begrenzungen der Ventilscheibe in radialer Richtung von mindestens drei Beinen, die aus den Ebenen der Streben durch Ausstanzen und Abbiegen um 90° geformt werden, gebildet. Für die Befestigung der Beine am Ventilboden sind konzentrisch zu einer, von der Ventilscheibe abzudeckenden Ventilbohrung im Ventilboden, weitere Bohrungen vorgesehen, durch welche die freien Enden der Beine mit einer dort vorgesehenen Verjüngung hindurch gesteckt und nach Hindurchstecken so lange umgebogen werden, bis das jeweilige Bein mit seiner Basis im Bereich dieser Verjüngung auf dem Ventilboden abgestützt ist. Diese Abstützung und Verankerung der Beine führt zu einer festen Befestigung des Käfigs auf dem Ventilboden, so daß dieser, konzentrisch um die Ventilbohrung für den Durchtritt des auszutauschenden Stoffes, auf dem Ventilboden fixiert bleibt.

Um das Ballastventil mit möglichst geringem Verschnitt aus einer Blechplatte oder Blechcoil herausstanzen zu können, weist dieses - in Draufsicht gesehen - die Konfiguration eines gleichschenkligen Dreiecks oder die einer Wabe auf, wobei der Raum zwischen den Streben, vorzugsweise herausgestanzt ist. Diese Konfiguration trägt nicht nur dem Einsparen von Material wesentlich bei, sondern auch dem Verringern des Gewichtes jedes Ventiles, wodurch auch die Kolonne leichter ausgeführt werden kann.

Zwar sind das entscheidende Vorteile für die Güte eines Ballastventiles, es drängt sich jedoch auch der Wunsch auf, dessen Befestigung auf einem Ventilboden noch wesentlich zu vereinfachen, um Montagezeiten und Kosten einzusparen.

Ausgehend von einem derartigen Ballastventil liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, dieses dahingehend weiterzubilden, daß dessen, ohnehin einfache Montage am Ventilboden noch wesentlich vereinfacht wird und diese Montage nur von einer Seite des Ventilbodens vorgenommen werden kann.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem eingangs genannten Ballastventil dadurch gelöst, daß jedes Bein im Bereich seines auskragenden Endes mindestens eine Kröpfung aufweist, und daß diese Kröpfung beim Einführen dieses auskragenden Endes des Beines durch die jeweilige Bohrung im Ventilboden unter den Ventilboden greift, und dort formschlüssig in dieser Bohrung durch Einrasten dieser Kröpfung unter dem Ventilboden verankerbar ist.

Durch diese Maßnahmen wird ein Ballastventil geschaffen, welches sehr einfach und schnell an einem Ventilboden angebracht und bei einer etwaigen Demontage desselben von dort wieder entfernt werden kann. Der Käfig kann in einfacher Weise am Ventilboden befestigt werden, indem dessen Beine mit ihren auskragenden Enden durch die Bohrungen im Ventilboden gesteckt und anschließend der Käfig selbst so lange gegen den Ventilboden gedrückt wird, bis dessen Beine mit ihren Kröpfungen unter dem Ventilboden eingerastet sind. Diese äußerst einfache Montage der Ballastventile wirkt sich sehr zeitsparend aus, was bei der Vielzahl der zu montierenden Ventile sich sehr wesentlich auf den Preis des jeweiligen Ventilbodens auswirkt. Bedenkt man, daß in einer mittleren Stoffaustauschkolonne Tausende von Ballastventilen vorgesehen sind, so ist selbst eine geringe Einsparung an Montagearbeit an jedem Ventil eine erhebliche Voraussetzung für die Senkung der Montage- und damit auch Investitionskosten.

Weitere, vorteilhafte Weiterbildungen des Ballastventiles können den verbleibenden Unteransprüchen entnommen werden.

In den Zeichnungen sind einige der möglichen Ausführungsformen, insb. der Befestigung des Ballastventiles, schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Ventilboden in der Ebene I-I in Fig. 2 mit einer Seitenansicht auf ein Ballastventil mit einem mittels dessen Beinen auf dem Ventilboden aufgesetzten und auf diesem Boden verankerten Käfig sowie einer Einprägung an jeder Strebe des Käfigs als Hubbegrenzung der vom Käfig zu haltenden Ventilscheibe;

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Teil eines Ventilbodens mit der von einer Ventilscheibe zu öffnenden und zu verschließenden Ventilbohrung und die um diese Bohrung angedeuteten, weiteren Bohrungen für das Verankern der Beine des Käfigs am Ventilboden;

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Käfig mit den an ihm vorgesehenen Beinen vor deren Abkanten aus der Ebene der Streben des Käfigs und die Kröpfungen an den frei auskragenden Enden der Beine, wobei die Kröpfungen in der Zeichnung nur als Linien angedeutet sind;

Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt durch den Ventilboden und das Ballastventil nach Fig. 1, jedoch nur im Bereich eines Beines, welches mit dessen Kröpfung am Ventilboden eingerastet ist, wobei die Kröpfung buckelförmig ausgeführt ist, und

Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt durch den Ventilboden und das Ballastventil nach Fig. 1, jedoch nur im Bereich eines Beines, welches mit dessen Kröpfung am Ventilboden eingerastet ist, wobei die Kröpfung zackenförmig ausgeführt ist.

Analog dem Ballastventil nach der deutschen Patentanmeldung DE-OS 37 30 694.4 weist auch das erfindungsgemäße Ventil 4 einen Käfig 6 und eine von diesem über einer Ventilbohrung 3 im Ventilboden 1 angeordnete Ventilscheibe 5 auf. Die Ventilscheibe 5, die einen geringfügig größeren Durchmesser als die lichte Öffnung der Ventilbohrung 3 aufweist, dient dem Verschließen dieser Bohrung bei Absinken des Druckes in der Reaktionskammer 13, 14 für das Medium 15 der Stoffaustauschkolonne 12 und sie weist an deren Umfang mindestens zwei, zum Ventilboden 1 hin gerichtete Einprägungen 16 auf, die ein Aufliegen der Ventilscheibe über ihren Rand auf dem Ventilboden 1 verhindern. Durch diese Einprägungen 16 wird im geschlossenen Zustand des Ventils 4 sowohl ein geringer Ringspalt zwischen der Ventilscheibe 5 und der Ventilbohrung 3 im Ventilboden 1 aufrechterhalten, als auch ein Anbacken der Ventilscheibe auf dem Ventilboden verhindert.

Die vom Käfig 6 gehaltene Ventilscheibe 5 ist dabei so bemessen, daß sie einerseits die Ventilbohrung 3 im Ventilboden 1 abdeckt und andererseits sich zwischen den Beinen 8 des Käfigs 6 frei bewegen kann, wobei der Hub der Ventilscheibe über dem Ventilboden von den Streben 11 des Käfigs und dort besonders von Einprägungen 16 an den Streben begrenzt wird.

Die Abstützung und Befestigung des Käfigs 6 über dem Ventilboden 1 erfolgt über die an den Streben 11 des Käfigs anschließenden und aus der Ebene der Streben um 90° abgewinkelten Beinen 8, welche an ihren frei auskragenden Enden 26 Kröpfungen 35 aufweisen, die nach Durchstecken dieser Enden durch die Bohrungen 9 im Ventilboden 1 mit ihren Kröpfungen unter dem Ventilboden einrasten. Die Kröpfungen 35 sind dabei so bemessen, daß sie einen strammen Formschluß zwischen sich und der Unterseite des Ventilboden 1 an der jeweiligen Bohrung 9 für das Bein 8 ausüben, so daß nach Einrasten aller Kröpfungen im Ventilboden der Käfig 6 unverrückbar über seiner jeweiligen Ventilbohrung 3 im Ventilboden steht.

Die Kröpfungen 35 selbst können entweder buckelförmig oder zackenförmig oder sonstwie ausgeführt sein, wichtig ist nur, daß sie einen möglichst spielfreien Formschluß mit dem Ventilboden 1 ausüben, damit der darüber stehende Käfig 6 über seiner jeweiligen Ventilbohrung 3 fixiert bleibt.

Die Kröpfungen 35 an den einzelnen Beinen 8 können bei buckelförmiger Ausführung mit ihrem jeweiligen Buckel 36 oder bei zackenförmiger Ausführung mit ihrem Zacken 37 im Uhrzeigersinn oder gegen diesen gerichtet sein.

Wichtig ist dabei, daß die Kröpfungen 35 eines Käfigs 6 in jeweils die gleiche Richtung weisen.

Die neuartige Befestigungsart des Käfigs 6 auf dem Ventilboden 1 ist besonders am Beispiel des Ballastventiles 4 gem. Fig. 1 bis 5 der vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE-OS 37 30 694 dargestellt und beschrieben worden. Selbstverständlich kann diese Befestigungsart auch bei der Ausführung des Ballastventiles 4 nach den Fig. 6-8 der gleichen Vorveröffentlichung verwendet werden.

Um ein etwaiges Anbacken der Ventilscheibe 5 an den Streben 11 des Ventils 4 auszuschließen, was bei lange geöffneter Ventilscheibe möglich werden kann, weisen die Streben je eine zum Ventilboden 1 hin gerichtete Einprägung 38 auf, die zugleich den Hub der Ventilscheibe über ihre Öffnung begrenzt.

Auf diese Weise wird nur eine sogenannte Punkt- oder Linienberührung zwischen Ventilscheibe 5 und Strebe 11 ermöglicht, so daß mangels einer größeren Haftung der Ventilscheibe an den Streben diese Scheibe sofort niedergeht, wenn der aufsteigende Druck in der Kolonne 12 nachgelassen hat.

Bei einer etwaigen Demontage der Ventile 4 vom Ventilboden 1 brauchen die Käfige 6 nur gezogen zu werden, wodurch die Kröpfungen 35 an den Beinen 8 ihre Rasterungen in den Bohrungen 9 verlieren.

Um eine höhere Sicherheit der Einrastung des jeweiligen Beines 8 unter dem Ventilboden 1 zu gewährleisten, kann jedes Bein auch mit zwei hintereinander folgenden Kröpfungen 35 (in der Zeichnung nicht dargestellt) versehen sein.

Auch kann der Käfig 6, einschließlich dessen Beinen 8, aus einem Federstahl gefertigt sein, wenn die normale, federnde Wirkung des sonst verwendeten Stahls für die selbsttätige Einrastung der jeweiligen Kröpfung 35 unter dem Ventilboden 1 nicht ausreichen sollte.

Claims (10)

1. Ballastventil für Stoffaustauschkolonnen, wie Fraktionierkolonnen, Destillierkolonnen, Gaswäscher u. a., wobei die Kolonne in übereinander liegenden Reaktionsräumen unterteilt und die Unterteilung dieser Reaktionsräume mittels Ventilböden vorgenommen ist, von denen jeder Ventilboden mehrere Bohrungen und diese Bohrungen entsprechend der Druckbelastung des jeweiligen Reaktionsraumes öffnende und verschließende Ballastventile aufweist sowie jedes Ballastventil von einer kreisförmigen und die lichte Weite der jeweiligen Ventilbohrung im Ventilboden geringfügig übersteigenden Ventilscheibe und einem den Hubweg dieser Scheibe über dem Ventilboden sowohl axial als auch radial begrenzenden Käfig gebildet wird, welcher seinerseits mit einer über die Scheibe greifenden Verstrebung nebst einigen, diese Verstrebung am Ventilboden und über der jeweiligen Ventilbohrung tragenden Stützbeinen ausgerüstet ist, wobei für die Stützbeine besondere Bohrungen um die Ventilöffnung im Ventilboden vorgesehen und diese Beine in diesen Bohrungen verankerbar sind sowie die Beine an der Verstrebung des Käfigs, in Draufsicht gesehen, dreieckförmig angeordnet sind, und jedes Bein aus der Ebene dieser Verstrebung ausgestanzt und zum Ventilboden hin abgewinkelt ist, wie auch die, die dreieckförmig angeordneten Beine tragende Verstreckung stegförmig ausgeführt ist, und ein Teil des jeweiligen Steges der Verstrebung nach Ausstanzen und Abkanten das jeweilige Bein bildet, hingegen der Raum innerhalb der Stege insbesondere als freier Raum herausgestanzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Bein (8) im Bereich seines auskragenden Endes (26) mindestens eine Kröpfung (35) aufweist, und daß diese Kröpfung beim Einführen dieses auskragenden Endes durch die jeweilige Bohrung (9) im Ventilboden (1) unter den Ventilboden greift und dort formschlüssig in dieser Bohrung durch Einrasten dieser Kröpfung unter dem Ventilboden verankerbar ist.

2. Ballastventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kröpfung (35) buckelförmig ausgeführt ist.

3. Ballastventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kröpfung (35) auf einem, um den Mittelpunkt (x) der Ventilbohrung (3) konzentrischen Teilkreis (t) liegt, und daß jeder Buckel (36) der Kröpfungen gegen den Uhrzeigersinn gerichtet ist.

4. Ballastventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kröpfung (35) auf einem, um den Mittelpunkt (x) der Ventilbohrung (3) konzentrischen Teilkreis (t) liegt, und daß jeder Buckel (36) der Kröpfungen im Uhrzeigersinn gerichtet ist.

5. Ballastventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kröpfung (35) als weicher Bogen (36) ausgeführt ist.

6. Ballastventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kröpfung (35) als scharfkantige Abknickung (37) ausgeführt ist.

7. Ballastventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Bein (8) im Bereich seines frei auskragenden Endes (26) zwei gegeneinander gerichtete Kröpfungen (35) aufweist, und daß beide Kröpfungen durch die jeweilige Bohrung (9) im Ventilboden (1) gesteckt und daß die dem jeweiligen Bein (8) benachbarte Kröpfung (35) unter dem Ventilboden (1) einrastbar ist.

8. Ballastventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (6) und die an ihm vorgesehenen Beine (8) aus einem federnden Material hergestellt sind und insb. die Kröpfungen (35) durch deren federnde Spannkraft am Ventilboden (1) rastend, gehalten werden.

9. Ballastventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Strebe (11) an ihrer zur Ventilscheibe (5) weisenden Seite eine Einprägung (38) aufweist, gegen die die Ventilscheibe (5) bei Erreichen deren Hubhöhe anlegbar ist.

10. Ballastventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einprägung (38) als Kerbe ausgeführt ist und mit ihrer zur Ventilscheibe (5) weisenden Kante gegen die Ventilscheibe als Punkt- oder Linienberührung anlegbar ist.