RU199354U1

RU199354U1 - PLATE WITH ROUND CAPSULE CAP

Info

Publication number: RU199354U1
Application number: RU2020114528U
Authority: RU
Inventors: Александр Борисович Голованчиков; Наталья Андреевна Прохоренко; Наталия Валентиновна Шибитова; Юрий Валерьевич Еланский; Роман Саргисович Кочарян
Priority date: 2020-04-23
Filing date: 2020-04-23
Publication date: 2020-08-28

Abstract

Предлагаемое техническое решение относится к контактным устройствам массообменных аппаратов, а именно к конструкции капсульных колпачков для тарельчатых колонн, и может найти применение в химической, нефтехимической, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах при очистке нефтесодержащих отходов или шламов и других жидких отходов на молекулярном уровне.Техническим результатом предлагаемой конструкции капсульного колпачка массообменной колонны является увеличение производительности.Поставленный технический результат достигается тем, что в тарелке с круглыми капсульными колпачками, состоящей из равномерно перфорированного основания, патрубков, жестко закрепленных в отверстиях перфораций, и осесимметрично установленными над ними круглыми капсульными колпачками, при это каждый круглый капсульный колпачок закреплен на изогнутом болте с помощью шайб и гаек, позволяющих регулировать высоту его расположения над основанием, нижняя часть колпачка выполнена в виде кольца из тонкого упругого материала с вертикально равномерно разрезанной боковой поверхностью на полосы шириной и высотой (20-45) мм, при этом полосы повернуты на 200-300 относительно боковой поверхности кольца с образованием зазоров для барботажа через них пузырьков газа, причем на верхней части болта закреплено внутреннее кольцо подшипника качения, на внешнем кольце которого закреплен колпачок.The proposed technical solution relates to contact devices of mass transfer apparatus, namely to the design of capsule caps for disc columns, and can be used in chemical, petrochemical, food, pharmaceutical and other industries, as well as in environmental processes when cleaning oily waste or sludge and others. liquid waste at the molecular level. The technical result of the proposed design of the capsule cap of the mass transfer column is an increase in productivity. The technical result is achieved by the fact that in a tray with round capsule caps, consisting of a uniformly perforated base, branch pipes rigidly fixed in the holes of the perforations, and axisymmetrically mounted above them with round capsule caps, while each round capsule cap is fixed to a curved bolt with washers and nuts that allow you to adjust the height of its location above the base, the lower part of the cap made in the form of a ring of a thin elastic material with a vertically evenly cut lateral surface into strips with a width and height of (20-45) mm, while the strips are rotated 200-300 relative to the lateral surface of the ring with the formation of gaps for bubbling gas bubbles through them, and on In the upper part of the bolt, the inner ring of the rolling bearing is fixed, on the outer ring of which a cap is fixed.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к контактным устройствам массообменных аппаратов, а именно к конструкции капсульных колпачков для тарельчатых колонн, и может найти применение в химической, нефтехимической, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах при очистке нефтесодержащих отходов или шламов и других жидких отходов на молекулярном уровне.The proposed technical solution relates to contact devices of mass transfer devices, namely to the design of capsule caps for disc columns, and can be used in chemical, petrochemical, food, pharmaceutical and other industries, as well as in environmental processes when cleaning oily waste or sludge and others. liquid waste at the molecular level.

Известна конструкция капсульного колпачка для барботажа, снабженный встроенным внутрь эжекционным устройством в виде сопла с прорезями (Авт. св. СССР №145510, МПК С12F1/04, В01D3/20, 1952 г.).Known design of a capsule cap for bubbling, equipped with an ejection device built into it in the form of a nozzle with slots (Ed. St. USSR No. 145510, IPC S12F1 / 04, B01D3 / 20, 1952).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная интенсивность тепло- и массообмена между сплошной и дисперсной фазами из-за образования крупных пузырьков газа (пара), их малой поверхности, что приводит к снижению производительности.The reasons that impede the achievement of the specified technical result include insufficient intensity of heat and mass transfer between continuous and dispersed phases due to the formation of large gas (vapor) bubbles, their small surface, which leads to a decrease in productivity.

Известно устройство для очистки жидкости и газа, состоящее из колонного аппарата с тарелками перекрестного тока, переливными порогами, снабженными съемными капсульными колпачками, причем капсульные колпачки на каждой последующей тарелке расположены со смещением в шахматном порядке по отношению к предыдущей, каждый колпачок имеет сквозные отверстия круглой формы с уменьшающимся диаметром от основания колпачка к вершине с общим свободным сечением от 40% до 45% и на каждом колпачке расположена насадка в виде колец из трикотажного материала, включающего полиакрилонитрильную нить, содержащую ионы металла, с объемным модулем петли, равным 110-120, и поверхностным модулем петли 3-3,5, расположенных по высоте капсульного колпачка с зазором не менее 1-3 толщины кольца друг относительно друга и к стенке капсульного колпачка, и дополнительного кольца, установленного с натяжением по вершине капсульного колпачка (патент на изобретение РФ №2534776, B01D 3/20, 2014 г.).A device for purifying liquid and gas is known, consisting of a column apparatus with cross-flow trays, overflow thresholds equipped with removable capsule caps, and the capsule caps on each subsequent tray are displaced staggered with respect to the previous one, each cap has round through holes with a decreasing diameter from the base of the cap to the apex with a total free section from 40% to 45% and on each cap there is a nozzle in the form of rings made of knitted material, including a polyacrylonitrile thread containing metal ions, with a volume modulus of the loop equal to 110-120, and the surface module of the loop 3-3.5, located along the height of the capsule cap with a gap of at least 1-3 ring thickness relative to each other and to the wall of the capsule cap, and an additional ring installed with tension along the top of the capsule cap (patent for invention of the Russian Federation No. 2534776 , B01D 3/20, 2014).

К причинам, препятствующим достижению, заданного технического результата, относится недостаточное время контакта газовой дисперсной фазы с жидкой сплошной, так как весь контакт фаз осуществляется в основном внутри колпачка на слое насадки из трикотажного материала, а малое время контакта фаз снаружи колпачка снижает производительность.The reasons that impede the achievement of the specified technical result include insufficient contact time of the gas dispersed phase with the liquid continuous phase, since the entire contact of the phases is carried out mainly inside the cap on a layer of knitted material packing, and a short time of contact of the phases outside the cap reduces performance.

Известна конструкция капсульного колпачка с отверстием на боковых отверстиях для массообменных колонн, снабженного регулирующим устройством в виде зажима, расположенного в отверстии колпачка и предназначенного для регулирования глубины, погружение колпачка в жидкость на тарелке (описание изобретения в Авт. св. СССР №298336, B01D3/20, 1971 г.).Known design of a capsule cap with a hole on the side holes for mass transfer columns, equipped with a regulating device in the form of a clamp, located in the hole of the cap and designed to adjust the depth, immersion of the cap in liquid on a plate (description of the invention in ed. St. USSR No. 298336, B01D3 / 20, 1971).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная производительность из-за образования крупных паровых или газовых пузырьков дисперсной фазы, их большой скорости всплывания в слое жидкости, находящейся на тарелке, и соответственно малого времени контакта.The reasons that impede the achievement of the specified technical result include insufficient productivity due to the formation of large vapor or gas bubbles of the dispersed phase, their high floating rate in the liquid layer on the tray, and, accordingly, the short contact time.

Известна конструкция тарелки с круглыми капсульными колпачками, состоящая из основания и установленных в нем патрубков, на которых крепятся колпачки. В нижней части колпачков выполнены прорези шириной 4 мм и высотой 15-30 мм, через которые газ (пар) входит в жидкость, образуя многочисленные пузырьки, а при больших скоростях струи. Колпачки закрепляют на специальных изогнутых болтах, приваренных к патрубкам. Высоту колпачка над основанием регулируют с помощью шайб и гаек, навинченных на резьбу изогнутого болта (Машины и аппараты химических производств: учебник для вузов / А. С. Тимонин, Б.Г. Балдин, В. Я. Борщев, Ю. И. Гусев и др. // под общей редакцией А. С. Тимонина – Калуга : издательство «Ноосфера», 2014. С. 550-551).Known design of a plate with round capsule caps, consisting of a base and installed in it nozzles, which are attached to the caps. In the lower part of the caps, there are slots 4 mm wide and 15-30 mm high, through which gas (vapor) enters the liquid, forming numerous bubbles, and at high jet speeds. The caps are fixed on special bent bolts welded to the pipes. The height of the cap above the base is adjusted using washers and nuts screwed onto the thread of a bent bolt (Machines and devices of chemical production: a textbook for universities / A.S. Timonin, B.G. Baldin, V. Ya. Borshchev, Yu. I. Gusev and others // under the general editorship of A. Timonin - Kaluga: publishing house "Noosphere", 2014. S. 550-551).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная производительность из-за образования крупных пузырьков газа (пара) в прорезях капсульного колпачка, особенно при больших скоростях газа или пара, когда вместо пузырьков образуются струи газа (пара), приводящие к снижению времени их контакта с жидкостью на тарелке и эффективности тепло- и массопередачи.The reasons that impede the achievement of a given technical result include insufficient productivity due to the formation of large gas (vapor) bubbles in the slots of the capsule cap, especially at high gas or vapor velocities, when instead of bubbles, gas (vapor) jets are formed, leading to a decrease in their time. contact with liquid on the tray and efficiency of heat and mass transfer.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаки к заявленному объекту и принятому за прототип является тарелка с круглыми капсульными колпачками, состоящая из равномерно перфорированного основания, патрубков жестко закрепленных в отверстиях перфораций и осесимметрично установленными над патрубками круглыми капсульными колпачками, причем каждый круглый капсульный колпачок закреплен на изогнутом болте с помощью шайб и гаек, позволяющих регулировать высоту его расположения над основанием, при этом нижняя часть колпачка выполнена в виде кольца из упругого материала с вертикально равномерно разрезанной боковой поверхностью на полосы шириной и высотой (20-45) мм, причем полосы повернуты на (15º-30°) относительно боковой поверхности кольца для барботажа через них пузырьков газа (пара) (Патент на полезную модель №173382, B 01D 3/20, 2017 г.).The closest technical solution in terms of the totality of features to the claimed object and taken as a prototype is a plate with round capsule caps, consisting of a uniformly perforated base, nipples rigidly fixed in the perforations holes and axisymmetrically installed above the nipples with round capsule caps, and each round capsule cap is fixed on bolt with washers and nuts, allowing you to adjust the height of its location above the base, while the lower part of the cap is made in the form of a ring of elastic material with a vertically evenly cut lateral surface into strips of width and height (20-45) mm, and the strips are turned by ( 15º-30 °) relative to the lateral surface of the ring for bubbling gas (vapor) bubbles through them (Patent for utility model No. 173382, B 01D 3/20, 2017).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная производительность из-за застойных верхних застойных слоев жидкости, что приводит к снижению производительности.The reasons that impede the achievement of a given technical result include insufficient productivity due to stagnant upper stagnant layers of liquid, which leads to a decrease in productivity.

Техническим результатом предлагаемой конструкции капсульного колпачка массообменной колонны является увеличение производительности.The technical result of the proposed design of the capsule cap of the mass transfer column is to increase productivity.

Поставленный технический результат достигается тем, что в тарелке с круглыми капсульными колпачками, состоящей из равномерно перфорированного основания, патрубков, жестко закрепленных в отверстиях перфораций, и осесимметрично установленными над ними круглыми капсульными колпачками, при это каждый круглый капсульный колпачок закреплен на изогнутом болте с помощью шайб и гаек, позволяющих регулировать высоту его расположения над основанием, нижняя часть колпачка выполнена в виде кольца из тонкого упругого материала с вертикально равномерно разрезанной боковой поверхностью на полосы шириной и высотой (20-45) мм, при этом полосы повернуты на 20°-30° относительно боковой поверхности кольца с образованием зазоров для барботажа через них пузырьков газа, причем на верхней части болта закреплено внутреннее кольцо подшипника качения, на внешнем кольце которого закреплен колпачок.The technical result achieved is achieved by the fact that in a plate with round capsule caps, consisting of a uniformly perforated base, nipples rigidly fixed in the perforation holes, and rotationally symmetrically installed above them round capsule caps, while each round capsule cap is fixed on a curved bolt with washers and nuts, allowing you to adjust the height of its location above the base, the lower part of the cap is made in the form of a ring made of a thin elastic material with a vertically evenly cut side surface into strips with a width and height of (20-45) mm, while the strips are rotated by 20 ° -30 ° relative to the lateral surface of the ring with the formation of gaps for bubbling gas bubbles through them, and the inner ring of the rolling bearing is fixed on the upper part of the bolt, on the outer ring of which a cap is fixed.

Закрепление на верхней части болта внутреннего кольца подшипника качения, на внешнем кольце которого закреплен колпачок, позволяет под действием стекающей вниз жидкости и поднимающегося вверх газа (пара) приводить во вращение колпачок за счет отогнутых полос на 20°-30° относительно боковой поверхности кольца, а значит увеличивает тепло- и массоперенос между газом (паром) и жидкостью, а значит и в целом производительность.Fastening to the upper part of the bolt of the inner ring of the rolling bearing, on the outer ring of which the cap is fixed, allows, under the action of the liquid flowing down and the gas (vapor) rising upward, to rotate the cap due to the bent strips by 20 ° -30 ° relative to the lateral surface of the ring, and This means that it increases heat and mass transfer between gas (vapor) and liquid, and hence productivity in general.

Поворот каждой полосы на (20º-30°) внутрь и наружу обеспечивает между полосами зазоры переменной величины, в которых образуются выходящие через них пузырьки газа (пара), которые начинают вращать круглый капсульный колпачок, прикрепленный к подшипнику с возможностью вращения на изогнутом болте, при этом сами отогнутые полосы, выполненные из упругого материала начинают вибрировать, обеспечивая высокую скорость тепло- и массопереноса, повышая тем самым производительность.Rotation of each strip by (20º-30 °) inward and outward provides variable gaps between the strips, in which gas (vapor) bubbles emerging through them are formed, which begin to rotate a round capsule cap attached to the bearing with the possibility of rotation on a curved bolt, when the bent strips themselves, made of elastic material, begin to vibrate, providing a high rate of heat and mass transfer, thereby increasing productivity.

На фиг. 1 представлен общий вид тарелки с круглым капсульным колпачком в разрезе, на фиг. 2 – вид по сечению А-А снизу на предлагаемую конструкцию кольца из упругого материала, из которой выполнена нижняя часть круглого капсульного колпачка.FIG. 1 shows a general view of a tray with a round capsule cap in section, FIG. 2 is a view along section A-A from below on the proposed design of a ring made of elastic material, from which the lower part of the round capsule cap is made.

Тарелка состоит из равномерно перфорированного основания 1, патрубков 2, закрепленных в отверстиях перфорированного основания 1 и осесимметрично закрепленных над ними круглых капсульных колпачков 3. Каждый круглый капсульный колпачок 3 закреплен на изогнутом болте 4 с помощью шайб 5 и гаек 6, позволяющих регулировать высоту его расположения над основанием 1. Нижняя часть колпачка 3 выполнена в виде кольца 7 из упругого материала (тонколистовой стали, резины или полимера) с высотой Н, и с вертикально равномерно разрезанной боковой поверхностью на полосы 8 шириной b и высотой h, равных (20-45) мм. Каждая полоса 8 повернута относительно боковой поверхности кольца 7 на угол α=20º-30º внутрь и наружу, с образованием зазоров для барботажа через них пузырьков газа или пара. Круглый капсульный колпачок 3 прикреплен к изогнутому болту 4 с помощью подшипника качения 9 таким образом, что на верхней части болта 4 закреплено внутреннее кольцо подшипника качения 9, на внешнем кольце которого закреплен колпачок 3.The plate consists of a uniformly perforated base 1, nipples 2, fixed in the holes of the perforated base 1 and round capsule caps 3 axially symmetrically fixed above them. Each round capsule cap 3 is fixed on a curved bolt 4 using washers 5 and nuts 6, allowing to adjust the height of its location above the base 1. The lower part of the cap 3 is made in the form of a ring 7 of elastic material (thin sheet steel, rubber or polymer) with a height H, and with a vertically evenly cut side surface into strips 8 of width b and height h equal to (20-45) mm. Each strip 8 is turned relative to the lateral surface of the ring 7 at an angle α = 20º-30º inward and outward, with the formation of gaps for bubbling gas or vapor bubbles through them. The round capsule cap 3 is attached to the bent bolt 4 by means of a rolling bearing 9 in such a way that the inner ring of the rolling bearing 9 is fixed on the upper part of the bolt 4, on the outer ring of which the cap 3 is fixed.

Тарелка с круглыми капсульными колпачками 3 работает следующим образом.A plate with round capsule caps 3 works as follows.

Поступающая жидкость заполняет тарелку. Газ (пар) проходит через патрубки 2 под колпачки 3, затем через зазоры, образованные повернутыми на угол α относительно боковой поверхности кольца 7 полосами 8, входит в виде барботирующих пузырьков в жидкость, движущейся вдоль основания 1 к сливной перегородке. Так как кольцо 7 выполнено из упругого материала (тонколистовой стали, резины или полимера), то под действием отрывающихся пузырьков газа (пара) с кромок полос 8, последние постоянно вибрируют, заставляя за счет сил инерции вращаться круглый капсульный колпачок 3 с подшипником 9 относительно изогнутого болта 4, что увеличивает время пребывания газа (пара) в пленке жидкости, поверхность тепло- и массопереноса и приводит к росту скорости тепло- и массообмена, а значит и производительности.The incoming liquid fills the tray. Gas (vapor) passes through the nozzles 2 under the caps 3, then through the gaps formed by the strips 8 rotated at an angle α relative to the side surface of the ring 7, enters in the form of bubbling bubbles into the liquid moving along the base 1 to the weir. Since the ring 7 is made of an elastic material (sheet steel, rubber or polymer), then under the action of detached gas (vapor) bubbles from the edges of the strips 8, the latter constantly vibrate, forcing, due to inertial forces, the round capsule cap 3 with the bearing 9 relative to the curved bolt 4, which increases the residence time of gas (vapor) in the liquid film, the surface of heat and mass transfer and leads to an increase in the rate of heat and mass transfer, and hence productivity.

Таким образом, закрепление на верхней части болта 4 внутреннего кольца подшипника качения, на внешнем кольце которого закреплен колпачок, позволяет под действием стекающей вниз жидкости и поднимающегося вверх пара приводить в движение колпачок за счет отогнутых полос на 20°-30° относительно боковой поверхности кольца, а значит увеличивать время контакта пузырьков газа с жидкостью. Все вместе это приводит к интенсификации тепло- и массообмена и увеличению производительности.Thus, the fastening on the upper part of the bolt 4 of the inner ring of the rolling bearing, on the outer ring of which the cap is fixed, allows, under the action of the liquid flowing down and the vapor rising upward, to set the cap in motion due to the bent strips by 20 ° -30 ° relative to the lateral surface of the ring, which means to increase the contact time of gas bubbles with liquid. Together, this leads to an intensification of heat and mass transfer and an increase in productivity.

Claims

A plate with round capsule caps, consisting of a uniformly perforated base, nipples rigidly fixed in the perforation holes, and round capsule caps axially symmetrically installed above them, with each round capsule cap fixed to a curved bolt using washers and nuts to adjust the height of its position above the base, the lower part of the cap is made in the form of a ring made of a thin elastic material with a vertically evenly cut lateral surface into strips of width and height (20-45) mm, while the strips are rotated by 20 ° -30 ° relative to the lateral surface of the ring with the formation of gaps for bubbling gas bubbles through them, characterized in that the inner ring of the rolling bearing is fixed on the upper part of the bolt, on the outer ring of which a cap is fixed.