DE69504994T2

DE69504994T2 - Nicht geschweisste trägerplatte

Info

Publication number: DE69504994T2
Application number: DE69504994T
Authority: DE
Inventors: Frank D. Tallmadge Oh 44278-1520 Moore
Original assignee: Norton Chemical Process Products Corp
Current assignee: Saint Gobain Norpro Corp
Priority date: 1994-07-26
Filing date: 1995-06-23
Publication date: 1999-05-12
Anticipated expiration: 2015-06-24
Also published as: HU9603135D0; EP0773828B1; CN1137244A; FI970306A0; HU217198B; US5510061A; EP0773828A1; AU679864B2; DE69504994D1; CA2176379C; CA2176379A1; CZ286838B6; JPH10503124A; MX9700665A; FI970306A; RU2108857C1; BR9508343A; AU3100695A; WO1996003207A1; HUT76042A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft Stoff- und Wärmeaustauscheinrichtungen und spezifisch Gefäße, die innerhalb des Gefäßes Packungselemente, entweder angeordnet oder geschüttet, enthalten. Eine solche Packung ruht im allgemeinen auf einer Trägerplatte am Boden eines gepackten Bereichs. Diese Erfindung betrifft ebenfalls spezifisch solche Trägerplatten.
Die Trägerplatte stellt üblicherweise einheitliche oder parallele Elemente von geschweißter Konstruktion dar. Die Trägerplatte muß in der Lage sein, Fluid-Durchfluß durch das Gefäß zu handhaben. In einigen Fällen kann ein einziges Fluid gegeben sein, welches in die eine oder andere Richtung strömt, während in anderen Fällen ein Gegenstrom-Durchfluß von Gas- und Flüssigkeitsströmen durch das Gefäß gegeben sein kann. Wenn die Ströme in die eine oder andere Richtung in extremem Maß vorherrschen, selbst für eine kurze Zeit, kann die Trägerplatte gestört und ihre Trägerfunktion beeinträchtigt werden. Es ist daher wichtig, daß sie die Steifheit aufweist, die auf einer integralen Struktur und nicht auf auf einer Reihe von ineinandergreifenden Elementen, die durch Schwerkräfte zusammengehalten werden, beruht.
US-A-3,222,040 lehrt Trägerplatten, die durch Legen von perforierten, umgekehrten U- förmigen Elementen mit ausgedehnten Flanschen an angemessen dimensionierten Klammern zusammengebaut sind.
US-A-4,171,333 beschreibt eine ähnliche Konstruktion wie die in US-A-3,222,040 mit speziell konstruierten Perforationen.
EP 0 495 418 A1 beschreibt ein Trägerbett von Elementen, welche ebenfalls eine umgekehrte U-Form mit Perforationen in den Ober- und Seitenwänden aufweisen.
Die vorliegende Erfindung liefert ein neues Design für ein Trägerplattenelement, aus welchem eine Trägerplatte ohne Schweißen hergestellt werden kann, welches die Herstellung erheblich erleichtert, während es ebenfalls auf einfache Weise innerhalb des Gefäßes zusammen- und auseinandergebaut werden kann. Trägerplatten, die unter Einsatz solcher Elemente konstruiert werden, weisen eine große Steifheit und Widerstandskraft gegenüber Verschiebungskräften während ihres Einsatzes auf.

Allgemeine Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt eine nicht geschweißte Trägerplatte bereit, umfassend eine Vielzahl von verlängerten Kanalbalken, wobei jeder Balken einen im allgemeinen U- förmigen Querschnitt, umfassend einen flachen Basisbereich und Seitenwände, aufweist, worin die Seitenwände jeweils einen parallelen Bereich und einen nach innen schräg abfallenden, perforierten Bereich, der den parallelen Bereich mit dem flachen Basisbereich verbindet, umfassen und ein offenes Ende an dem Kanalbalken gegenüber dem Basisbereich bereitstellen, wobei die Kanalbalken parallel zueinander liegen, mit mindestens einem Teil der an die offenen Enden des Kanalbalkens angrenzenden Seitenwände in Kontakt mit dem entsprechenden Bereich des benachbarten Kanalbalkens und abnehmbar mit diesem durch Befestigungsmittel verbunden sind, und worin mindestens einer der nach innen schräg abfallenden Seitenwandbereiche von mindestens einem der Kanalbalken mit einer Endplatte versehen ist, die in einer zu der Länge des Kanalbalkens senkrechten Ebene liegt und sich an dem Ende davon befindet, wobei die Endplatte derart an dem schräg abfallenden Seitenwandbereich des Kanalbalkens und an dem schräg abfallenden Seitenwandbereich eines benachbarten Kanalbalkens befestigt ist, daß der Zwischenraum zwischen den schräg abfallenden Seitenwandbereichen der benachbarten Kanalbalken abgeriegelt ist.
In Benutzung werden die Kanalbalkenelemente derart zueinander angeordnet, daß die oberen Teile der Kanalbalkenseiten in Kontakt stehen. Diese Teile sind daran angepaßt, daß sie abnehmbar durch die Bereitstellung von Löchern in Paßgenauigkeit mit ähnlichen Löchern an den benachbarten Kanalbalken derart aneinander befestigt werden, daß ein Befestigungsmittel, wie z. B. eine Mutter- und Bolzenkombination, ein Splint, ein C-Clamp oder ähnliches, benutzt werden kann, um die Kanalbalken in mindestens zwei Stellen entlang ihrer angrenzenden Längen zusammenzubinden. Um die Unterbringung des Befestigungsmittels zu erleichtern, weist der Kanalbalken vorzugsweise, angrenzend an die offenen Enden des U- förmigen Querschnitts, einen Bereich auf, in dem die Seiten parallel sind.
Der Kanalbalken hat vorzugsweise einen flachen Basisbereich, der enger ist als der Abstand der offenen Enden des Kanalbalkens. Dieser flache Basisbereich liefert einen sicheren Eingriff mit einem Trägermittel innerhalb des Gefäßes, an welchem die zusammengebaute Trägerplatte ruht, wenn sie sich in Position befindet. Dieses Trägermittel ist typischerweise eine Leiste, die um die innere Oberfläche des Gefäßes herum in angemessener Höhe angeordnet ist.
Verbunden wird der Basisbereich mit dem an die offenen Enden angrenzenden Bereich durch schräg abfallende Seitenwände, die mit Perforationen vorgesehen sind, welche daran angepaßt sind, Fluid-Durchfluß zu ermöglichen, wenn eine aus den Kanalbalken konstruierte Trägerplatte im Einsatz ist. In Anwendungen, die zweiphasigen Gegenstrom-Durchfluß beinhalten, sollten die Seitenwandöffnungen ausreichend sein, um Dampf zu ermöglichen, ohne nennenswerten Widerstand zu passieren. In der Praxis kann dies bedeuten, daß die Öffnungen ungefähr 60% oder mehr der Querschnittfläche des Gefäßes darstellen sollten. Der Neigungsgrad wird durch die relativen Dimensionen der offenen und geschlossenen Enden bestimmt und ist vorzugsweise auf beiden Seiten gleichmäßig.
In Zweiphasen-Gegenstrom-Durchfluß-Operationen ist es wünschenswert, Perforationen in der Basis des Kanalbalkens bereitzustellen, um das Drainieren von Flüssigkeiten durch die Trägerplatte zu erlauben. Solche Perforationen sollten jedoch nicht in so großer Zahl oder so eng beabstandet vorliegen, daß sie zu einer Schwächung der Struktur führen. Die Perforationen müssen jedoch ausreichend groß sein, um der Flüssigkeit zu erlauben, ohne Bildung eines Flüssigkeitskopfes zu passieren, welcher bewirken würde, daß Flüssigkeit in die Seitenwandöffnungen fließt. Im allgemeinen machen geeignete Perforationen ungefähr 7% oder mehr bis zu ungefähr 10% der Querschnittfläche des Gefäßes aus.
Ein weiteres bevorzugtes Verstärkungsmerkmal besteht in der Bereitstellung eines nach innen gerichteten, rechtwinkligen Knies an jeder der oberen Kanten des Kanalbalkens. Dies trägt dazu bei, einer beliebigen Deformation des Balkens unter dem Gewicht des auf ihm während des Einsatzes ruhenden Materials zu widerstehen.
Wenn ein Kanalbalken in eine Trägerplatte eingebaut ist, wird die strukturelle Stärke eines Kanalbalkens mit den oben beschriebenen, schräg abfallenden Wänden weiter durch die Bereitstellung von mindestens einer Endverschlußplatte erhöht, welche vorzugsweise die Form eines gleichschenkligen Dreiecks aufweist, mit Befestigungsflanschen entlang der gleichen Seiten und daran angepaßt, den Raum zwischen den schräg abfallenden Wänden des benachbarten Kanalbalkens zu füllen und mittels der Befestigungsflansche an beiden befestigt zu werden. Diese Endverschlußplatte schließt ebenfalls die Öffnungen zwischen den Kanalbalken, wodurch verhindert wird, daß Packungselemente abwärts durch den Trägerplattenzusammenbau passieren. Die für die Bereitstellung der Befestigung verwendeten Mittel können die gleichen Mittel sein, wie sie zum Verbinden der Kanalbalken in Nachbarschaft ihrer offenen Enden eingesetzt werden.

Zeichnungen

In den beigefügten Zeichnungen:
Abb. 1 ist eine perspektivische Zeichnung eines bevorzugten Kanalbalkens der Erfindung.
Abb. 2 ist ein Querschnitt einer Trägerplatte, hergestellt aus den in Abb. 1 veranschaulichten Kanalbalken, in Position innerhalb eines Reaktors.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die Erfindung wird jetzt unter spezifischer Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, welche die Konstruktion und den Einsatz eines bevorzugten Kanalbalkens gemäß der Erfindung veranschaulichen. Dies geschieht nur zu Zwecken der Veranschaulichung und beinhaltet keine wesentliche Beschränkung des Umfangs der Erfindung.
In den Zeichnungen ist ein Kanalbalken 1 mit einem im wesentlichen U-förmigen Querschnitt mit einem flachen Basisbereich 5 mit schräg abfallenden Seitenwänden 4 vorgesehen, welche sich von der Basis weg erstrecken und deren Abstand sich mit zunehmender Entfernung von der Basis erhöht. Die Seitenwände enden in parallelen Wandbereichen 2, welche jeweils mit einem sich inwärts erstreckenden Flansch 3 ausgestattet sind. Die parallelen Wandbereiche sind mit einer Vielzahl von beabstandeten Löchern 7 ausgestattet, welche daran angepaßt sind, Mutter- und Bolzen-Befestigungsmittel aufzunehmen. Die schräg abfallenden Wände sind mit einer Vielzahl von Perforationen 8 ausgestattet, welche daran angepaßt sind, den einfachen Durchgang von Fluids zu erlauben. Perforationen 9 sind ebenfalls in dem flachen Basisbereich 5 für Flüssigkeitsdrainage vorgesehen. Endplatten 6 sind an die Seitenwände in Nachbarschaft der offenen Enden des Kanalbalkens durch Mutter- und Bolzenkombinationen 10 verschraubt.
Abb. 2 zeigt ein Gefäß mit einer zusammengebauten Trägerplatte, umfassend drei Kanalbalken, wie sie in Abb. 1 veranschaulicht sind, mit, an jedem Ende, einem halben Kanalbalken desselben Designs, mit dem flachen Basisbereich dieser halben Balken ruhend auf einer Trägerleiste 20, welche an der Innenseite der Reaktorwand 21 befestigt ist.
Das Material, aus dem die Kanalbalken konstruiert werden können, hängt stark von der Umgebung, in welcher es arbeiten soll, ab. Wegen des zu tragenden Gewichts ist Stahl üblicherweise das bevorzugte Material, wobei ein rostfreier Stahl besonders bevorzugt wird. Andere Materialien können jedoch unter gewissen Umständen eingesetzt werden.
Im Einsatz kann die Trägerplatte eingesetzt werden, um entweder geordnete oder geschüttete Packung zu tragen, wie jeweils erwünscht. Es wird erkannt werden, daß die Trägerplatte in einem begrenzten Raum ohne Schwierigkeit zusammen- und auseinandergebaut und in vielen verschiedenen Konfigurationen wiederverwendet werden kann. Sie stellt daher ein extrem anpassungsfähiges und vielseitiges Mittel für das Konstruieren von Trägerplatten für Reaktorgefäße dar.

Claims

1. Eine nicht geschweißte Trägerplatte, umfassend eine Vielzahl von verlängerten Kanalbalken, wobei jeder Balken einen im allgemeinen U-förmigen Querschnitt, umfassend einen flachen Basisbereich und Seitenwände, aufweist, worin die Seitenwände jeweils einen parallelen Bereich und einen nach innen schräg abfallenden, perforierten Bereich, der den parallelen Bereich mit dem flachen Basisbereich verbindet, umfassen und ein offenes Ende an dem Kanalbalken gegenüber dem Basisbereich liefern, wobei die Kanalbalken parallel zueinander liegen, mit mindestens einem Teil der an die offenen Enden des Kanalbalkens angrenzenden Seitenwände in Kontakt mit dem entsprechenden Bereich des benachbarten Kanalbalkens und abnehmbar mit diesem durch Befestigungsmittel verbunden sind, und worin mindestens einer der nach innen schräg abfallenden Seitenwandbereiche von mindestens einem der Kanalbalken mit einer Endplatte versehen ist, die in einer zu der Länge des Kanalbalkens senkrechten Ebene liegt und sich an dem Ende davon befindet, wobei die Endplatte derart an dem schräg abfallenden Seitenwandbereich des Kanalbalkens und an dem schräg abfallenden Seitenwandbereich eines benachbarten Kanalbalkens befestigt ist, daß der Zwischenraum zwischen den schräg abfallenden Seitenwandbereichen der benachbarten Kanalbalken abgeriegelt ist.

2. Eine Trägerplatte gemäß Anspruch 1, worin Endplatten zwischen sämtlichen benachbarten Kanalbalken und an beiden Enden davon vorgesehen sind.

3. Eine Trägerplatte gemäß Anspruch 1, worin die Befestigungsmittel, durch welche benachbarte Kanalbalken aneinander befestigt sind, Muttern und Bolzen umfassen, die durch zusammenwirkende Löcher in den in Kontakt stehenden Bereichen der Seitenwände von benachbarten Balken geführt sind.

4. Eine Trägerplatte gemäß Anspruch 1, worin die Basisbereiche der Kanalträger mit Perforationen ausgestattet sind.