DE2442530C3

DE2442530C3 - Valve bottom for mass transfer columns

Info

Publication number: DE2442530C3
Application number: DE19742442530
Authority: DE
Inventors: Viktor Leontjevitsch Burin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-09-05
Filing date: 1974-09-05
Publication date: 1980-03-20
Also published as: DE2442530B2; DE2442530A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventilboden für Stoffaustauschkolonnen mit Gas- bzw. Dampfdurchtrittsöffnungen, welche mit Ventilen abgedeckt sind, die mit Hubbegrenzern versehen sind und die eine Auflagefläche aufweisen, welche auf einer der Seiten aus der abzudeckenden Gas- bzw. Dampfdurchtrittsöffnung herausragt.The invention relates to a valve tray for mass transfer columns with gas or steam openings, which are covered with valves with Stroke limiters are provided and which have a bearing surface which on one of the sides of the The gas or steam passage opening to be covered protrudes.

Ein solcher Ventilboden ist z. B. aus der US-PS 29 79 316 bekannt.Such a valve base is z. B. from US-PS 29 79 316 known.

Die Auflagefläche des bekannten Ventils ist eben, der herausragende Teil der Ventilplatte stellt einen nach einem Kreisbogen gekrümmten Fortsatz der Ventilplatte dar, der die Ventilplatte nach einer Seite hin verlängert, derart, daß beim öffnen des Ventils durch unter Druck stehendes Medium die Ventilplatte einseitig angehoben wird und sich mit der Gegenseite auf den gekrümmten Fortsatz abstützt. Die Bewegung ist dem Drehen um ein Scharnier vergleichbar, das an der Kante der Ventilplatte angebracht ist, an der sich die Krümmung befindet. Der Hebelarm der öffnenden Kraft bleibt bei dem Öffnungsvorgang im wesentlichen konstant und damit auch das Öffnungs-Drehmoment bzw. beim Schließen des Ventils das Schließmoment. Die Richtung des Gasstromes, der durch die einseitig angehobene Ventilplatte gebildeten Schlitz strömt, wird durch die Unterseite der Ventilplatte in einem spitzen Winkel abgelenkt. Die Mischwirkung für die in der Austauschkolonne behandelten Medien wird durch das Ventil nur unwesentlich unterstützt.The contact surface of the known valve is flat, the protruding part of the valve plate simulates one an arc of a circle curved extension of the valve plate, which the valve plate to one side extended so that when the valve is opened by pressurized medium, the valve plate is raised on one side and is supported with the opposite side on the curved extension. The movement can be compared to rotating around a hinge attached to the edge of the valve plate on which the Curvature is located. The lever arm of the opening force remains essentially during the opening process constant and thus also the opening torque or, when the valve closes, the closing torque. The direction of the gas flow flowing through the slot formed by the valve plate raised on one side is deflected by the underside of the valve plate at an acute angle. The mixing effect for those in the Exchange column treated media is only insignificantly supported by the valve.

Ausgehend von diesem Stand der Technik bestand die Aufgabe der Erfindung in der Bereitstellung eines Ventilbodens, der eine stabile und wirksame Betriebsweise in einem weiten Bereich der Belastungen durch Flüssigkeit und Gas (Dampf) ermöglicht.Based on this prior art, the object of the invention was to provide a Valve base, which ensures stable and effective operation over a wide range of loads Liquid and gas (vapor) possible.

Die Erfindungsaufgabe wird dadurch gelöst, daß die Ventile einschließlich der Auflagefläche derart gekrümmt sind, daß sie über den Querschnitt eine zylindrische Form aufweisen, wobei die konvexe Seite dem Boden zugewandt ist, und daß die auf dieThe object of the invention is achieved in that the valves including the bearing surface are curved in such a way are that they have a cylindrical shape across the cross-section, with the convex side facing the ground, and that the on the

> Auflagefläche der Ventile einwirkenden Abschnitte des Bodens unter einem Winkel derart nach unten gebogen sind, daß sie im Berührungspunkt mit den gesch'ossenen Ventilen eine gemeinsame Tangente haben.> Sections of the floor that act on the valves are bent downwards at an angle in this way are that they are in contact with the shot Valves have a common tangent.

Die durch diese Maßnahme erreichte Wirkung besteht darin, daß die Berührungsgerade zwischen Ventilplatte und Auflagefläche bei der öffnung des Ventils schneller von der Bodenöffnung fort wandert und damit der Hebelarm der öffnenden Kraft zunimmt, d.h. der Öffnungswiderstand proportional dem Öffnungs-Drehmoment abnimmt bzw. das Schließmoment zunimmt. Der Druckverlust verringert sich sowohl am Ventil am Anfang seiner öffnung, als auch am geöffneten Ventil, was eine Verminderung der Druckverluste am Ventilboden erbringt und diesen weitge-The effect achieved by this measure is that the line of contact between Valve plate and support surface move away from the bottom opening more quickly when the valve is opened and thus the lever arm of the opening force increases, i.e. the opening resistance is proportional to the opening torque decreases or the closing torque increases. The pressure loss is reduced both at Valve at the beginning of its opening, as well as at the open valve, which reduces the pressure loss at the valve base and this largely

■ hend bei Vakuumvorgängen einzusetzen gestattet Der Neigungswinkel des Gasstromes wird mit bezug auf die Ebene des Ventilbodens größer, was zur erhöhten Wirksamkeit beim Mischen der behandelten Stoffe beiträgt■ can be used in vacuum processes. The angle of inclination of the gas flow is determined with reference to the The valve bottom level is larger, which increases the effectiveness of the mixing of the treated substances contributes

Der erfindungsgemäße Ventilboden zeichnet sich durch eine hohe Wirksamkeit in einem weiten Belastungsbereich durch Flüssigkeit und Gas, hohe Betriebssicherheit und einen weiten Regelbereich des lichten Querschnittes des Bodens aus.The valve base according to the invention is characterized by a high degree of effectiveness in a wide range Load range due to liquid and gas, high operational reliability and a wide control range of the clear cross-section of the floor.

Es ist vorteilhaft den Abschnitt des Ventilbodens, der auf die Auflagefläche einwirkt, mit öffnungen zum Gasdurchlaß zu versehen.It is advantageous that the portion of the valve base that acts on the bearing surface with openings to To provide gas passage.

Es ist ferner vorteilhaft, daß der Abschnitt des Bodens, der auf die Auflagefläche des Ventils einwirkt, gegenüber dem restlichen Teil des Bodens so vertieft ist, daß die Auflagefläche bei geschlossenem Ventil nicht aus dem Boden herausragtIt is also advantageous that the portion of the base which acts on the bearing surface of the valve, is so recessed compared to the rest of the bottom that the bearing surface does not when the valve is closed protrudes from the ground

Die folgenden Figuren dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigtThe following figures serve to explain the invention in more detail. It shows

F i g. 1 die Seitenansicht eines Ventilbodenteils mit einem Ventil;F i g. 1 shows the side view of a valve base part with a valve;

Fig.2 die Gesamtansicht eines Plattenventils mit einer zylindrischen Auflagefläche;
F i g. 3 die Gesamtansicht eines demontierten Ventils; Fig.4, 5, 6 eine Arbeitsfolge des in Fig.3 abgebildeten Ventils.2 shows the overall view of a plate valve with a cylindrical bearing surface;
F i g. 3 shows the general view of a dismantled valve; 4, 5, 6 show an operating sequence of the valve shown in FIG.

Der Ventilboden 1 (Fig. 1) für Stoffaustauschkolonnen besitzt Gas- bzw. Dampfdurchtrittsöffnungen, die durch Ventile 8 abgedeckt sind, deren Form in Draufsicht mit der der öffnungen übereinstimmt. Das Ventil 8 weist auf einer Seite der öffnung eine Auflagefläche 4 auf, die so gekrümmt ist, daß sie im Querschnitt eine zylindrische Form aufweist, wobei die konvexe Seite dem Boden 1 derart zugewandt ist, daßThe valve base 1 (Fig. 1) for mass transfer columns has gas or vapor openings which are covered by valves 8, the shape of which in Top view coincides with that of the openings. The valve 8 has a on one side of the opening Support surface 4, which is curved so that it has a cylindrical shape in cross section, the convex side faces the bottom 1 in such a way that

' sich das Ventil anfangs durch Rollen der Auflagefläche 4 über den Boden 1 öffnet. Das Ventil ist mit einem Hubbegrenzer ausgerüstet.'The valve is initially moved by rolling the support surface 4 over the bottom 1 opens. The valve is equipped with a stroke limiter.

Die Form des Längsschnittes des Ventils hängt von den an die Bauform des Ventils gestellten ForderungenThe shape of the longitudinal section of the valve depends on the requirements placed on the design of the valve

ab. Durch Änderung der Gestalt und Krümmung des Ventils und der Auflagefläche können verschiedene Abhängigkeiten der öffnung des Ventils von der Gasbzw. Dampfgeschwindigkeit realisiert werden.
Zur Erzielung einer gerichteten Bewegung eines Gas-Flüssigkeits-Gemisches längs des Bodens wird die ganze Ventilplatte einschließlich der Auflagefläche derart gebogen, daß sie über den Querschnitt eine zylindrische Form aufweist, wobei die konvexe Seiteaway. By changing the shape and curvature of the valve and the support surface, various dependencies of the opening of the valve on the gas or Steam speed can be realized.
In order to achieve a directed movement of a gas-liquid mixture along the base, the entire valve plate including the bearing surface is bent in such a way that it has a cylindrical shape over the cross section, with the convex side

dem Boden 1 zugewandt istfacing the floor 1

Das Ventil 8 (Fig. 1) hat den Vorteil, daß sich am Anfang seiner öffnung die Drehachse zur Ventilmitte verschiebt, wodurch sich am Anfang dor öffnung des Ventils geringe Strömungsverluste am Boden ergeben. '· Dazu kommt, daß das Ventil hinsichtlich seiner Anfertigung einfach istThe valve 8 (FIG. 1) has the advantage that at the beginning of its opening the axis of rotation shifts towards the center of the valve, which results in low flow losses at the bottom at the beginning of the opening of the valve. In addition, the valve is easy to manufacture

Damit sich das Ventil 8 (F i g. 1) gut auf dem Boden 1 abwälzt, ist der Abschnitt 11 des Bodens 1, der auf die Auflagefläche 4 des Ventils einwirkt, unter einem Winkel derart nach unten gebogen, daß er eine gemeinsame Tangente im Berührungspunkt mit dem geschlossenen Ventil 8 hat. In diesem Falle kann das Ventil z. T. als Zylinder ausgebildet sein. Dadurch wird ein großer Neigungswinkel des unter dem Ventil 8 hervorkommenden Gasstromes zur Ebene des Bodens 1 erreicht und zu einer erhöhten Wirksamkeit des Bodens beim Mischen beigetragen.So that the valve 8 (Fig. 1) rolls well on the floor 1, the section 11 of the floor 1, which is on the Acting bearing surface 4 of the valve, bent downward at an angle so that it has a has a common tangent at the point of contact with the closed valve 8. In this case it can Valve z. T. be designed as a cylinder. This results in a large angle of inclination of the under valve 8 emerging gas flow to the level of the floor 1 and increased effectiveness of the floor contributed in mixing.

Zur Verminderung der Druckverluste H der Rand 12 (Fig.2) der öffnung 2, der der Auflagefläche 13 gegenüberliegt, auf der sich das Ventil 14 abwälzt, nach unten umgebördelt Zum gleichen Zweck können die beiden gegenüberliegenden Ränder der durch das Ventil abzuschließenden öffnung ebenso wie die Ränder 15 und 16 (F i g. 3) der durch das Ventil 17 abzuschhließen- 2^r> den öffnung nach unten umgebördelt werden. Durch das Umbördeln der Ränder 15 und 16 bildet sich über den Längsschnitt ein Konfusor aus, so daß die Druckverluste des Gasstromes am Ventil 17 zurückgehen. Zur Verminderung der Druckverluste sowie zur jo leichteren öffnung des Ventils 17 sind in dem gebogenen Abschnitt 18 des Bodens, der auf die Auflagefläche 19 des Ventils 17 einwirkt, öffnungen 20 vorgesehen, die das Gas durchläuft und sich das Ventil 17 unter dessen beiderseitigem öffnen erheben läßt, wie J > aus Fig.4 bis 6 erkennbar ist Durch Änderung der Querschnittsfläche der öffnungen 20 läßt sich die Kennlinie des Ventils 17 verändern. Die Ventile 17 können auch in einem gelochten Boden 21 eingesetzt werden. Zur Vergrößerung des lichten Querschnittes -1» des Bodens und zur Erhöhung seiner Wirksamkeit durch Beseitigung von Stauzonen sind die Ventile 17 ebenfalls mit Löchern 22 versehen. Die Ventile 17 haben Drehbegrenzer 23.To reduce the pressure loss H, the edge 12 (FIG. 2) of the opening 2, which lies opposite the bearing surface 13 on which the valve 14 rolls, is flanged downwards the edges 15 and 16 of the 17 abzuschhließen- through the valve 2 ^r> are flanged over the opening downwards (F i g. 3). As a result of the flanging of the edges 15 and 16, a confuser is formed over the longitudinal section, so that the pressure losses of the gas flow at the valve 17 decrease. To reduce the pressure loss and to facilitate opening of the valve 17, openings 20 are provided in the curved section 18 of the bottom, which acts on the bearing surface 19 of the valve 17, through which the gas flows and the valve 17 can be raised by opening it on both sides As can be seen from FIGS. 4 to 6, the characteristic curve of the valve 17 can be changed by changing the cross-sectional area of the openings 20. The valves 17 can also be used in a perforated base 21. The valves 17 are also provided with holes 22 in order to enlarge the clear cross-section -1 »of the floor and to increase its effectiveness by eliminating stagnation zones. The valves 17 have rotation limiters 23.

Der erfindungsgsgemäße Ventilboden für Stoffaus- »^r> tauschkolonnen besitzt folgende Wirkungsweise.The erfindungsgsgemäße valve tray for outward transfer of substances ^»r> exchange columns has the following mode of action.

Bei geringen Belastungen durch Gas bleiben die Ventile geschlossen, und das Gas durchströmt die zwischen den Rändern der öffnungen und den Ventilen vorhandenen Spalte. Die auf den Boden 1 gekommene Flüssigkeit fließt längs des Bodens 1 als mit Luft schwach gesättigter Strom. Die Ventile öffnen sich erst, wenn das Moment der auf das Ventil wirkenden Druckkräfte das des Gewichtes des Ventils übersteigtAt low loads by gas, the valves remain closed, and the gas flows through the existing between the edges of the openings and the valves column. The liquid that has come to the bottom 1 flows along the bottom 1 as a stream weakly saturated with air. The valves only open when the moment of the pressure forces acting on the valve exceeds that of the weight of the valve

Je nach der öffnung wälzt sich das Ventil auf dem Boden 1 des Tellers ab. Hierbei entfernt sich die Drehachse des Ventils von der Mitte des Ventils an dessen Rand, und das Schließmoment nimmt zu. Somit hat das Ventil seine verschiebbare Drehachse und sein veränderliches Schließmoment der gebogenen Gestalt der Auflagefläche 4 zu verdanken.Depending on the opening, the valve rolls on the bottom 1 of the plate. The Axis of rotation of the valve from the center of the valve to its edge, and the closing torque increases. Consequently the valve has its displaceable axis of rotation and its variable closing moment of the curved shape thanks to the support surface 4.

Die beidseitig öffnenden Ventile 17 (Fig.4 bis 6) wirken ähnlich den Gleichstromventüen bei geringen Belastungen durch Gas. Ihre einseitige öffnung geschieht in ähnlicher Weise. Bei Erhöhung der Belastung durch Gas wird unter dessen Druck das Venti! 17 geöffnet und es rollt über den Boden 21, bis seine Drehbegrenzer 23 den Boden 21 erreichen (Fig.5). Wenn anschließend die Gasgeschwindigkeit zunimmt, dreht sich das Ventil 17 in umgekehrtem Drehsinn und kommt in eine horizontale Stellung (Fig. 6).The valves 17, which open on both sides (FIGS. 4 to 6), have a similar effect to the DC valves at low levels Exposure to gas. Their unilateral opening happens in a similar way. When the If the gas is exposed to pressure, the Venti! 17 opens and it rolls across the floor 21 until its Turn limiter 23 reach the bottom 21 (Fig. 5). If the gas speed then increases, the valve 17 rotates in the opposite direction of rotation and comes into a horizontal position (Fig. 6).

Bei beiderseitiger öffnung strömt das Gas unter den beiden Seiien des Ventils 17 hervor, wobei seine Ströme sich in entgegengesetzten Richtungen bewegen. Die Geschwindigkeitsresultierende dieser Ströme verläuft in Richtung zum Überlauf der Flüssigkeit vom Boden 21.When both sides are opened, the gas flows out from under the two sides of the valve 17, with its flows move in opposite directions. The velocity resultant of these currents runs towards the overflow of the liquid from the bottom 21.

Wenn konstruktiv von der Anfangslage der Drehachse des Ventils, der Fläche der oberhalb der Auflagefläche befindlichen öffnungen und dem Ventilgewicht ausgegangen wird, kann ein Einfluß auf die Änderung des Druckverlustes am Ventil erreicht werden, derart, daß geringe Druckverluste durch den Strömungswiderstand am Boden und eine stetige Betriebsweise des Ventilbodens in einem weiten Bereich erreicht werden.If constructively from the initial position of the axis of rotation of the valve, the area of the above the bearing surface openings located and the valve weight can influence the change of the pressure loss at the valve can be achieved in such a way that low pressure losses through the flow resistance at the bottom and a steady mode of operation of the valve bottom can be achieved in a wide range.

Daneben gestattet es die zylindrische Gestalt des Querschnittes des Ventils, die den Neigungswinkel des anfänglichen aus dem Ventil kommenden Gasstromes zum Boden beeinflußt, die Geschwindigkeit des sich längs des Bodens bewegenden Gas-FIüssigkeits-Gemisches zu steuern, ohne daß die Anzahl der auf dem Boden befindlichen Ventile geändert wird.In addition, it allows the cylindrical shape of the cross section of the valve, the angle of inclination of the initial gas flow coming out of the valve to the bottom affects the speed of the itself to control along the bottom moving gas-liquid mixture without affecting the number of on the Valves located at the bottom is changed.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Valve base for mass transfer columns with gas or vapor openings, which with Valves are covered, which are provided with stroke limiters and which have a bearing surface, which protrudes from the gas or steam passage opening to be covered on one of the sides, characterized in that the valves (8, 14, 17) including the support surface (4, 19) are curved such that they have a cylindrical shape over the cross section, the convex side facing the bottom (1,21), and that the on the support surface (4, 19) of the valves (8, 17) acting sections (11,18) of the base (1, 21) bent downwards at an angle in this way are that they are at the point of contact mi; the closed valves (8, 17) have a common tangent to have.

2. Valve base according to claim 1, characterized in that the portion of the base (1) on the bearing surface of the valve acts, is recessed in relation to the remaining part of the base (1) so that the contact surface does not protrude from the base (1) when the valve is closed.

3. Valve base according to claim 1, characterized in that the portion (18) of the base (21), the acts on the support surface (19), is provided with openings (20) for the passage of gas.