DE1188039B - Mehrstufenventil fuer Zwischenboeden in Stoffaustauschkolonnen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

BOId

Deutsche Kl.: 12 a - 5

Nummer: 1188 039

Aktenzeichen: G 26499IV c/12 a

Anmeldetag: 27. Februar 1959

Auslegetag: 4. März 1965

Die Erfindung betrifft ein Mehrstufenventil für Zwischenböden in Stoffaustauschkolonnen.

Es sind bereits Stoffaustauschkolonnen bekannt, bei denen Verschlüsse für die Ventilöffnungen in den Kolonnen- oder Zwischenböden vorgesehen sind, die durch Haltevorrichtungen in ihrer Bewegung von den Sitzöffnungen der Ventile begrenzt sind. Diese Verschluß- oder Ventildeckel bleiben nach Beginn des Anhebens ständig in Berührung mit dem Zwischenboden oder haben nur eine einzige Bewegungsstufe sowie Durchlässe feststehender Flächengröße. Befinden sich diese Ventildeckel infolge Schrägstellung in einem halbgeöffneten Zustand, dann ist der Strömungsdurchlaß der Öffnung nicht mehr gleichförmig, sondern ist nach dem ersten Anheben des Ventildeckels an der leichteren oder oberen Seite des Ventils größer. Ein derartiges Schrägstellen oder Drehen des Ventildeckels wirkt sich äußerst nachteilig aus, da an dem Zwischenboden ein unnötiger Druckabfall auftritt. Die dabei entstehende Richtbewegung der Flüssigkeit in bezug auf den Zwischenboden ist zumeist nicht immer erwünscht.

Zur Behebung dieser Nachteile wird erfindungsgemäß die Anfangsbewegung des Verschlußdeckels durch eine Regel- oder Belastungsvorrichtung begrenzt, die sich mit dem Verschluß bewegt und dadurch ein zusätzliches Anheben des Verschlußdeckels ermöglicht. Erreicht wird dies dadurch, daß das Mehrstufenventil für Zwischenböden in Stoffaustauschkolonnen innerhalb einer Haltevorrichtung über dem Verschlußdeckel mindestens eine Ballastscheibe aufweist. In vorteilhafter Weise kommen zweckmäßig zwei Ballastscheiben zur Anwendung, wobei die Haltevorrichtung selbst eine Prallwand aufweist. Diese neuartige Ausführungsform erlaubt eine Verschlußdeckelbewegung ohne Schrägstellen oder Kippen.

Der Deckel hebt sich dabei vollständig vom Zwischenboden ab, legt den gesamten Umfang der Öffnung frei und läßt die Flüssigkeit nach anfänglichem oder teilweisem Öffnen des Verschlußdeckels nach allen Richtungen ungehindert aus der Öffnung ausfließen. Auf diese Weise ist es jederzeit möglich, kleinere Strömungsgeschwindigkeiten durch eine einfache Änderung des Deckel- oder Ventilgewichtes zu erreichen.

Die Erfindung soll nunmehr an Hand zeichnerischer Ausführungsbeispiele näher erläutert und beschrieben werden. In der Zeichnung ist

Fig. 1 eine auseinandergezogene schaubildliche Ansicht des erfindungsgemäßen Mehrstufenventils Mehrstufenventil für Zwischenböden
in Stoffaustauschkolonnen

Anmelder:

Fritz W. Glitsch & Sons, Inc.,
Dallas, Tex. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Ruschke, Patentanwalt,
Berlin 33, Auguste-Viktoria-Str. 65

Als Erfinder benannt:

Hans C. Glitsch, Dallas, Tex. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 8. September 1958
(759 803)

mit Belastungsvorrichtung, Kontaktboden und einer der Dampföffnungen,

Fig. 2 ein senkrechter Schnitt durch die Belastungsvorrichtung, die auf dem Kontaktboden oberhalb einer Öffnung angeordnet ist,

F i g. 3 ein Schnitt durch die Belastungsvorrichtung und der Haltevorrichtung in seiner Stellung oberhalb einer Dampföffnung und schließlich

F i g. 4 eine schaubildliche Teilansicht der richtunggebenden Haltevorrichtung, von unten gesehen. Das zylindrische Kontaktturmgehäuse entspricht im wesentlichen dem bei Petroleumbehandlungsverfahren bzw. anderen chemischen Verfahren üblichen und kann von beliebiger Ausführung, beliebigem Durchmesser oder beliebiger Höhe sein. Es weist mehrere übereinander angeordnete Kontaktböden 11 auf, deren Anzahl und gegenseitige Abstände sich nach der Größe und dem jeweiligen Verwendungszweck des Kontaktturmes richten. Jeder Kontaktboden wird innerhalb des Kontaktturmes von einem ringförmigen Träger getragen, der an der Innenfläche der Wand befestigt ist und nach innen ragt. Die Kontaktgabe mit dem nach oben strömenden Gas, Dampf bzw. einem anderen Strömungsmittel mit der Flüssigkeit erfolgt durch in jedem Kontaktboden 11 vorgesehene Öffnungen, Bohrungen oder Durchlässe 17 bestimmter Größe, die zweckmäßig rund sind und in ihrer Größe veränderlich sein können. Für jede Öffnung ist eine Ballasteinheit oder Belastungsvorrichtung 18 vorgesehen

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(vgl. hierzu auch F i g. 2), die ihre Durchströmungs- gelassene Schraube 41 bestehen, auf die zwischen fläche entsprechend den ober- und unterhalb der Kontaktboden 11 und Ansätzen 39 Abstandsöffnung sich ausbildenden Druckunterschieden re- elemente 43 aufgeschoben werden. Es ist auch möggelt, so daß die Stromverteilung des aufwärts ge- lieh, die Abstandselemente 43 mit kurzen Ringhülsen richteten Strömungsmittels im wesentlichen gleich- 5 44 zu kombinieren und dadurch eine weitere Abförmig ist, wodurch eine gründliche Vermischung Standsvariation der Haltevorrichtung 22 über dem und Berührung des Strömungsmittels mit der auf Kontaktboden 11 herbeizuführen. Mehrere aus der dem Kontaktboden befindlichen Flüssigkeit erreicht Lippe 37 ausgestanzte Vorsprünge 45 sind nach wird. Jede dieser Belastungsvorrichtungen 18 setzt unten abgebogen, an die sich die Lippe 31 der sich nun aus einem losen aufliegenden Verschluß- io Ballastscheibe 21 anlegt und die Aufwärtsbewegundeckel 19, aus mindestens einer oder auch mehreren gen der Ballastscheiben 21 und 20 sowie des Verüber dem Verschlußdeckel 19 im Abstand an- schlußdeckels 19 begrenzt. Die Stützen 40 sichern geordneten Ballastscheiben 20 und 21 und aus einer die Ballastscheiben und die Verschlußdeckel gegen Haltevorrichtung 22 zusammen, der die Aufwärts- seitliche Verschiebungen, ohne dabei ihre Eigenbewegung des Verschlußdeckels 19 und der Ballast- 15 bewegung zu hindern. Die Haltevorrichtung kann scheiben 20 und 21 (F i g. 1 und 2) begrenzt. Da es durch Drehen leicht gelöst werden, wobei sich ihre erfindungsgemäß darauf ankommt, die öffnung 17 Ansatzhaken 39 von den Stützen 40 abheben und gegen ein Durchsickern von Flüssigkeit zu sichern, dadurch die Ballastscheiben und den Verschlußist der Verschlußdeckel 19 so ausgebildet, daß er bei deckel zur Reinigung bzw. Auswechslung freigeben. einem vorherbestimmten Mindestdruckdifferential 20 Hat sich nun ein genügendes Druckgefälle am am Kontaktboden von seinem Sitz abgehoben wird. Kontaktboden eingestellt und sind die Verschluß-Seine Gewichtsbemessung ist dabei so getroffen, daß deckel 19 in der in F i g. 1 dargestellten Weise aufbei einem durchaus möglichen Fortfall des Ver- gesetzt, so wird ein übermäßig großes Durchsickern schlußdeckels die untere Ballastscheibe 20 als Ver- von Flüssigkeit durch die Öffnungen 17 verhütet. Inschluß für die öffnung 17 wirksam werden kann. 25 folge des geringen Gewichtes des Verschlußdeckels

Jeder Verschlußdeckel 19 besteht zweckmäßig aus 19 ist nur ein kleiner Druckabfall oder ein kleines einer dünnen Platte mit einem konkav-konvexen Druckgefälle erforderlich, um ihn von seinem Sitz 25 Abschnitt 23, der an seinem Rand durch eine Lippe abzuheben und an die Ballastscheibe 20 anzulegen. 24 (Fig. 1) versteift ist. Diese Lippe 24 legt sich Es kann aber auch erwünscht sein, den Verschlußüber dem Umfang der öffnung 17, wobei die kon- 30 deckel schwerer auszubilden, als es seinem absoluten vexe Seite des Verschlußdeckels nach oben gerichtet Mindestgewicht zukommt. Das Ausmaß der Aufist. Gewünschtenfalls kann in jede öffnung 17 ein wärtsbewegung bestimmt die in jeder öffnung vorEinsatz 25 eingesetzt werden (F i g. 1 und 2), der handene Anfangsfläche des Strömungsweges und einen flachen, schmalen Flansch 26 hat, auf den sich wird durch die Länge der auf jeder Ballastscheibe die Lippe 24 auflegt. Der Einsatz 25 hat einen An- 35 befindlichen Schenkel 32 geregelt. Diese Fläche entsatz 27, der sich von dem Flansch 26 durch die öff- spricht den vorherbestimmten Mindest- und Höchstnung 17 hindurch nach unten erstreckt und in einem Strömungsmengen des Strömungsmittels und der Abstand von der Unterseite des Kontaktbodens 11 Flüssigkeit. Das Gewicht jeder Ballastscheibe wirkt nach außen erweitert ist, um eine Wirbelung des auf die darunterliegende Verschlußscheibe und Stromes zu verhüten. Einsatz, Verschlußdeckel so- 40 unterbricht deren Aufwärtsbewegung, bis die wie der gesamte Ballastscheibensatz bestehen zweck- Strömungsmittelmenge die vorherbestimmte Höchstmäßig aus korrosions- bzw. erosionsfestem Material. menge überschreitet. Die Verschlußdeckel werden Die Ballastscheiben 20 und 21 sind zum Verschluß- wieder auf ihren Sitz aufgesetzt, wenn das Druckdeckel 19 komplementäre Gebilde mit konkav-kon- gefälle infolge Abnahme der Strömungsmittelmenge vexen Abschnitten 28 und 29 und Kantenlippen 30 45 und/oder infolge Ansteigens der Flüssigkeitsmenge und 31 (Fig. 1). Mehrere an den Lippen 30 bzw. 31 nicht groß genug ist, um die Verschlußdeckel offen angebrachte Schenkel 32 und 33 ragen nach unten zu halten. Die Schenkel der Ballastscheiben verhüten heraus und legen sich an den Kontaktboden 11 an, nun aber, daß das Gewicht dieser Ballastscheiben um die Ballastscheiben 20 und 21 von dem Ver- die Aufsetzbewegung der Verschlußdeckel unterschlußdeckel 19 als auch untereinander in einem be- 50 stützt, so daß ein Flüssigkeitseinschluß auf dem darstimmten Abstand voneinander zuhalten. Dabei sind unterliegenden Kontaktboden nicht erfolgt. Es ergibt die Schenkel 33 der oberen Ballastscheibe 21 länger sich vielmehr eine Art Dämpfung, die ein kontinuierals die Schenkel 32 der unteren Ballastscheibe 20. liches Aufwärtsfließen des Strömungsmittels zuläßt. Zwecks Veränderung des gegenseitigen Abstandes Eine harmonische Pulsierung wird auf diese Weise der Ballastscheiben kann man die Schenkel variabel 55 ausgeschlossen bzw. wesentlich verhindert. Da die ausbilden. Die Wirkung der Oberflächenspannung Geschwindigkeit des in die auf einem Kontaktboden wird zweckmäßig dadurch verringert, daß die Lippen befindlichen Flüssigkeit einströmenden Strömungs-30 und 31 mit mehreren nach unten gerichteten Vor- mittels und der Druckabfall am Kontaktboden die Sprüngen 34, 35 versehen sind, an die sich die Lip- Arbeitsleistung des Kontaktbodens direkt beeinfluspen 24 und 30 anlegen. 60 sen, erhält man die größte Dampfgeschwindigkeit an

Die Haltevorrichtung 22 besteht aus einer konkav- der Kontakt- oder Mischstelle des Strömungsmittels

konvexen Scheibe 36 mit flacher Randlippe 37 und mit dieser Flüssigkeit, ohne einen übermäßig hohen

Mittelöffnung 38, in die ein zweckdienliches Werk- Druckabfall verursacht zu haben. Dementsprechend

zeug eingeführt werden kann. Mehrere Ansatzhaken werden die Verschlußdeckel stufenweise angehoben

39 ragen seitlich aus der Lippe 37 heraus und bilden 65 und erzeugen Strömungsdurchlässe feststehender

eine lösbare Verbindung mit aufrechten, aus dem Flächen, die größere Leistungen über vorher-

Kontaktboden 11 nach oben ragenden Stützen 40, bestimmte Bereiche der Kontaktbodenkapazität er-

die aus einer in eine Kontaktbodenbohrung 42 ein- möglichen.

Um eine weitere Erhöhung des Strömungsmittelkontaktes mit der auf dem Kontaktboden befindlichen Flüssigkeit zu bewirken und dabei dieser Flüssigkeit eine richtungsgebundene Bewegung zu erteilen, wird erfindungsgemäß die Ballasteinheit 18 mit einer Einrichtung versehen, die einen Teil des Strömungsmittels in einer ausgewählten Richtung seitlich ablenkt (vgl. hierzu die F i g. 3 und 4). Die sich aus Ballasteinheit 60 und Richtungsbegrenzer 61 zusammensetzende Haltevorrichtung 62 mit ihrer konkav-konvexen Platte weist eine flache Randlippe 63 auf, aus der ein hakenartiger Ansatz 64 herausragt und lösbar mit der Schraube 41 der Stütze 40 verbunden ist. Mehrere Vorsprünge 65 sind aus dieser Lippe ausgestanzt und nach unten abgebogen. An diese Vorsprünge legt sich die Lippe 31 der obersten Ballastscheibe 21 an. Die Lippe 63 besitzt nun einen Flansch 66 größerer Breite, der seitlich über die Stützen 40 und die Schenkel der Ballastscheiben hinausragt. In dem Flansch 66 sind Bajonettöffnungen 67 vorgesehen. Das wesentlich Neuartige dieser Ausführungsform besteht nun darin, daß die Haltevorrichtung 62 eine Prallwand 68 aufweist, die von der Außenkante des Flansches 66 nach unten ragt und sich an die Oberfläche des Kontaktbodens 11 anlegt. Die Prallwand 68 erstreckt sich im wesentlichen um die eine Hälfte des Umfanges der öffnung 17, doch kann sie jede andere beliebige zweckdienliche Höhe und Länge besitzen. Sie kann auch durch öffnungen oder Zwischenräume unterbrochen sein, um dadurch eine im wesentlichen gleichförmige Verteilung dieses Strömungsmittels zu erreichen. Selbstverständlich ist es auch möglich, eine Regelung durch Verwendung von Prallwänden verschiedener Arten vorzunehmen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Mehrstufenventil für Zwischenboden in Stoffaustauschkolonnen, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb einer Haltevorrichtung (22, 62) über dem Verschlußdeckel (19) mindestens eine Ballastscheibe (20) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei Ballastscheiben (20,21).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (62) eine Prallwand (68) aufweist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 1054 418;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1014 078;
»Chemikerzeitung« 1954, S-. 582 bis 584.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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