HU184408B - Control member for phase contacting device - Google Patents

Description

A találmány tárgya szabályozó elem fázisérintkeztető berendezésekhez, amely desztillációs, abszorpció, extrakció vagy hasonló célokra szolgáló üzemi létesítményekhez alkalmazható.

A tágan vett vegyiparban, vegyi feldolgozóiparban igen széles körben alkalmaznak fázisérintkeztető berendezéseket, melyeket kolonnákban építenek be. A kolonnákban két vagy több fázisból álló, különböző fajsúlyú folyadék-, gáz- és gáznemű közegeket érintkeztetnek, ezáltal, biztosítják a különféle fázisok komponenseinek reagáltatását, stb. E berendezések egyik csoportja az ún. tálcás típusok, amelyeknek továbbfejlesztése és tökéletesítése az ún. szelepelő szerkezettel kialakított torony.

Ismeretes az is, hogy a szelepelő fázisérintkeztető berendezések tányéros kialakításúak. Jellemzőjük, hogy az alulról felfelé szálló gőz vagy gáz a szabályozó elemeket, — amelyek „Glitschballast néven ismeretesek a szakemberek előtt, — a terhelés függvényében nyitja mindaddig, amíg a folyadék a Zuhatagtányéroknál az így keletkezett nyíláson, a túlfolyásos tányéroknál a bukógáton át távozik.

Ezek a gyakorlatban ismert szabályozószervek igen változatosak. így pl. az 1237 299 Ijsz. francia szabadalmi leírás szerint korongok, illetve csappantyúk, a 67 964 ljsz. NDK szabadalmi leírás szerint zárólapok, — és ezzel egyező a 2115338 ljsz. NSZK szabadalmi leírásban ismertetett szerkezet is, — de ismeretes a 154070 ljsz. szabadalmi leírás szerinti megoldás is, melynél a szabályozószervek különböző átmérőjű gyűrűk rendszere míg a 166433 ljsz. magyar szabadalmi leírás szerint behatárolt mozgású billenőelemek.

Az említetteknek megfelelő és a gyakorlatban ismert és általánosan elterjedt, alkalmazott berendezések közös hátránya, hogy a szabályozó elem súlya, azaz sűrűsége, valamint geometriai mérete az okozott nyomásveszteséget alapvetően meghatározza.

Ez a körülmény jelentős mértékben korlátozza az említett berendezések felhasználási lehetőségét vagy felhasználási területét. így pl. vácuum-üzemmód mellett a szelepelő tányérszerkezetek, — noha egyéb előnyös tulajdonságaik miatt ugyan igény lenne rájuk, — nem terjedtek el, illetve csak igen korlátozott mértékben használhatók.

A jelen találmány célja az ismert berendezések jelzett hátrányos jelenségeinek kiküszöbölése az előnyök megtartása, sőt adott esetben azok fokozása mellett.

A találmány fázisérintkeztető szabályozó elem, főleg vegyipari vagy környezetvédelmi vagy hasonló berendezésekhez, amelynek meghatározója, hogy valódi vagy képzetes forgáspont vagy tengely körüli elfordulást megengedő kiképzése, a fluidumáramlás által szabályozottan nyitó zárótagja és a zárótag nyomatékát befolyásoló nyomaték kiegyenlítő tagja van. Az említett elemek szerkezeti anyaga előnyösen azonos.

A célszerű kivitelnél a nyomaték kiegyenlítő tag több zárótaggal való együttdolgozásra van kiképezve és adott esetben a zárótagok együttnyitására alkalmas kialakítással bír.

Egy további kiviteli alak szerint a szabályozóelem több zárótagból, egy vagy több nyomaték kiegyenlítő tagból és legalább egy előfordulást megengedő kiképzésből áll.

A további kiviteli alak meghatározója, hogy a nyomaték kiegyenlítő tagok és/vagy a zárótagok egyben maguk az előfordulást megengedő elemek.

Kedvező kiviteli alakot jelent az a kialakítás is, amelynél a nyomaték kiegyenlítő tag rugóerővel, célszerűen tekercsrugóval vagy torziósrugóval vagy laprugóval van kiegészítve.

A találmány szerinti szabályozóelem előnye, hogy segítségével a berendezés nyomásvesztesége a szerkezeti anyag sűrűségétől, fajsúlyától függetlenül a kívánt mértékre beállítható, széles terhelési tartományban egyenletes és a hatásfok javítására alkalmas. A találmány szerinti szabályozó elem előnyei főleg a vácuumos üzemmóddal működő berendezéseknél mutatkoznak meg elsődlegesen.

A továbbiakban a találmány szerinti szabályozó elem kiviteli alakjait rajzok keretében mutatjuk be, ahol az

1. ábra a szabályozó elem vázlata oldalnézetben, a

2. ábra egy nyomaték kiegyenlítő tag több zárótaggal, a

3. ábra több zárótaggal bíró szabályozó elem, a

4. ábra rugóerővel növelt nyomaték kiegyenlítő tag, az

5. ábra térbeli görbeként kialakított nyomaték kiegyenlítő tag, a

6. ábra az elfordulást megengedő kiképzés sajátos kialakítása.

A találmány szerinti szabályozó elem 1, la, lb, le, zárótagból és 2, 2a, 2b. nyomaték kiegyenlítő tagból van kialakítva és a kettő működését 3 elfordulást megengedő kiképzés teszi lehetővé.

Az 1. ábra szerinti kivitelnél az 1 zárótag, a 2 nyomaték kiegyenlítő tag és a 3 elfordulást megengedő kiképzés egyetlen szerkezeti anyagból van kialakítva pl. hajlítással. A 3 elfordulást megengedő kiképzés forgástengelyként szerepel, ahol a 2 nyomaték kiegyenlítő tag „z” erőhatásvonalban „k” nyomatékkarral, az 1 zárótag pedig „p” erőhatásvonalban „m” nyomatékkarral bír.

A 2. ábra szerinti kiviteli alaknál a 2a nyomaték kiegyenlítő tag több la zárótaggal működik együtt és biztosítja az 1 zárótagok együttnyitását, illetve zárását. A 2a nyomaték kiegyenlítő tag és az 1 zárótag különálló elemekből van felépítve. Ezt a kiviteli alakot — amint a rajz mutatja — tengelyre fűzötten célszerű alkalmazni. Előnye a szerelés egyszerűsödésében nyilvánul meg. Ez a kivitel annyiban tér el az előzőtől, hogy a szabályozó elemek a 3 elfordulást megengedő kiképzés mentén egy tengelyre lazán vannak felfűzve. Az áramlási keresztmetszet több szabályozóelem sorral van lefedve, ami egyben a berendezés műveleti egységét, (tányérját) képezi. Ezzel a megoldással lehetővé válik váltakozva nyitó szabályozó elemekből álló tányér kialakítása, ezáltal a nagyobb anyagkeveredés folytán kedvező hatásfok biztosítható. Tehát míg az

1. ábra szerinti kivitel egyedi működésű szabályozó elemeket mutat, addig a 2. ábra szerinti kiviteli alak csoportok együttműködését oldja meg, ami elsődlegesen a már említett szerelési egyszerűsítését jelenti.

A 3. ábra szerinti kiviteli alaknál a szabályozó elem több 1 zárótagot tartalmaz és ezt kevesebb számú 2 nyomaték kiegyenlítő tag ellensúlyozza. A nyomatékviszonyok a 2. ábra szerintinek felelnek meg. Ezt a megoldást előnyösen csapágyszerű felfekvésben cél-21 szerű alkalmazni. Ugyancsak a szerelés további egyszerűsítésében jelentkezik alkalmazási előnye.

A 4. ábra olyan kiviteli alakot mutat be, amelynél az le zárótagot rugalmas 2b nyomaték kiegyenlítő tag egészít ki. Itt a „k” nyomatékkar a „z” erőhatásvonalban elrendezett tekercsrugóval hat az „m” nyomatékkarral szemben ható „p” erőhatásvonallal. A 3 elfordulást megengedő kiképzés azonos a 3. ábra szerintivel. Ezt a megoldást nyílások lezárása (perforációk) esetén lehet előnyösen alkalmazni, a 2b nyomaték kiegyenlítő tag tekercsrugóval hat, így helyigénye kicsi.

Az 5. ábra szerinti kiviteli alaknál a 2 nyomaték kiegyenlítő tagok felütközése az la záró tagok nyitási mértékét határozzák meg. A 2 nyomaték kiegyenlítő tagok térbeli görbe geometriai alakzatok. Ezt a megoldást is a kis helyigény miatt lehet előnyösen használni, amikoris egymás melletti párhuzamos tengelyek alkalmazásával az la zárótagok keresztbenyitás is biztosítható és ugyanakkor az la zárótagok nyitási mértékét meghatározó külön ütközőelemre nincs szükség, azaz a külön elem elhagyható éppen a térgeometria következtében.

A 6. ábra szerinti kiviteli alak lb zárótagja és 2 nyomaték kiegyenlítő tagja között a 3 elfordulást megengedő kiképzés támaszkodó peremként van kialakítva, amelyen a szabályozó elem elfordulhat és elbillenhet, ily módon funkcióját betöltheti. Ez a kiviteli alak különösen szennyezett közegeknél alkalmazható előnyösen, amikoris a szabályozó elem a kirakódott szennyeződésre ül fel.

A találmány szerinti szabályozó elem működése során a szabad áramlási keresztmetszetet szabályozó 1 zárótagját a felfelé szálló gőz vagy gáz megemeli. A 2 nyomaték kiegyenlítő tag megválasztását, — miután az lényegében a szerkezet nyomásveszteségét alapvetően determinálja, — az 1 ill. la vagy lb zárótag súlyának (tömegének), illetve a 2 ill. 2a vagy 2b nyomaték kiegyenlítő tag erőkomponensének a szabályozó elem forgáspontján át ható forgató nyomatéka határozza meg. A nyomatékarányok, azaz a „p” és „z” hatóerők, ill. a „k” és „m” nyomatékkarok célszerű kialakításával a berendezés nyomásvesztesége az 1 ill. la vagy lb zárótag súlyától függetlenül, csupán az alaki tényezőtől (ellenáílástényezőtől) függően a kivánt mértékben befolyásolható és a szükséges értékűre beállítható.

A 2 ill. 2a vagy 2b nyomaték kiegyenlítő tag és az 1 ill. la vagy lb zárótag célszerűen azonos anyagból készül, csapszerű vagy csapágyszerű forgástengellyel, ami nem zárja ki azt, hogy az alkalmazott anyagminőség eltérő legyen.

A 2 ill. 2a vagy 2b nyomaték kiegyenlítő tag egy vagy több 1 ill. la vagy lb zárótaggal is működhet együtt, ugyanakkor betölthet egyéb funkciót is, így például lehet forgástengely, de az 1 ill. la vagy lb zárótagok nyitási határait korlátozó elem szerepét is betöltheti, de lehet pl. az 1 ill. la vagy lb zárótagok együttnyitását biztosító elem, vagy folyadékelosztó. A 2 ill. 2a vagy 2b nyomaték kiegyenlítő tag kialakításánál fogva az anyagátadást segíti azáltal, hogy a nyúlványszerű részen a lecsurgó folyadék filmet alkot, majd apró gyöngyszerű csöppekben lecsöppen a tányér teljes keresztmetszetében jó folyadékelosztást biztosítva. A szabályozó elem valódi vagy képzetes tengely körül, illetve tengely mentén való elfordulást megengedő kiképzése egy forgástengelyt részben, vagy teljesen átölelő gyűrű, de lehet egy támaszkodó perem vagy torziós tengely, vagy például csap, vagy csapvégződés, illetve csapágyban elmozduló tengely.

A találmány szerinti szabályozóelem működése közben alulról áramló könnyebb fázis (általában gáz vagy gőz) terhelésének azaz mennyiségének megfelelően nyitnak az elem tagjai, ezáltal a nehezebb fázis (általában folyadék) a felülről lefelé való áramlásnak is utat engednek. A találmány szerinti megoldás zuhatag rendszerű tányérok esetében külön előnnyel rendelkezik, mivel a nyomaték kiegyenlítő tag a folyadékeloszlást is biztosítja, azáltal a falhatást vagy folyadékcsatorna képződést — ami köztudottan a teljes berendezés hatásfokát rontja kiküszöböli.

A leírtakból következtethetően a találmány előnye, hogy vesztesége azonos üzemi körülmények között töredéke a gyakorlatban elterjedt szelepelő berendezések nyomásveszteségének, ezért alkalmas vácuumüzemű berendezésekben, korrózív-agresszív közegekben való felhasználásra is.

A nyomaték kiegyenlítő tag helyes kialakításával a zuhatag-rendszerű tornyok teljes keresztmetszete üzembe vehető, ugyanis a nyomaték kiegyenlítő tagjáról lecsurgó, egyenletesen elosztott folyadék az anyagátadásban intenzíven résztvesz, ugyanakkor feleslegessé teszi külön folyadékelosztók alkalmazását, ezzel a szokásos toronyszerű fázisérintkeztetők méretcsökkenését (súly és magasság) lehetővé teszi.

További előnyként jelentkezik, hogy a találmány szerinti szabályozó elemek egyszerűen és olcsón gyárthatók pl. lemezből vagy huzalból való hajlítással, szerelésük is könnyű.

A találmány előnyös alkalmazási területe a gáz vagy gőz-folyadék vagy folyadék-folyadék fázisok érintkeztetésén alapuló műveletek elvégzése, de előnyösen alkalmazható szilárd fázist (pl. poros levegő) tartalmazó gáz vagy gőz halmazállapotú közegek folyadékkal való kezelésére, pl. portalanításra is, így környezetvédelmi szempontból is jelentőséggel bír.

Claims (6)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Szabályozó elem fázisérintkeztető berendezésekhez, főleg vegyipari vagy környezetvédelmi létesítményekhez, melynek valódi vagy képzetes forgáspont vagy forgástengely körüli elfordulást megengedő kiképzése (3) van, azzal jellemezve, hogy a fluidumáramlás által szabályozottan nyitó zárótagja (1, la, v. lb) és zárótag (1, la v. lb) nyomatékét befolyásoló nyomaték kiegyenlítő tagja (2, 2a v. 2b) van, mimellett az említett szervek szerkezeti anyaga előnyösen azonos.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti szabályozóelem kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a nyomaték kiegyenlítő tag (2, 2a v. 2b) több zárótaggal (1, la v. lb) való együttdolgozásra van kiképezve és adott esetben a zárótagok (1, la v. lb) együttnyitására alkalmas kialakítással bír.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti szabályozóelem kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a szabályozó elem több zárótagból (1, la v. lb) egy vagy több nyomaték ki3

   I egyenlítő tagból (2, 2a v. 2b) és legalább egy forgáspont vagy forgástengely körüli elfordulást megengedő kiképzésből (3) áll.
4. 4. Az előző igénypontok bármelyike szerinti szabályozó elem kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a nyomaték kiegyenlítők (2, 2a v. 2b) és/vagy zárótagok (1, la v. lb) egyben maguk az elfordulást megengedő elemek. (3).
5. 5. Az előző igénypontok bármelyike szerinti szabályozó elem kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a 5 nyomaték kiegyenlítő tag (2b) rugóerővel, célszerűen tekercsrugóval vagy laprugóval van kapcsolva.
6. 6 db ábra