Поддерживающая решетка с улучшенной формой - RU2665428C2
Код документа: RU2665428C2
Чертежи
Описание
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Варианты осуществления, раскрытые в данном документе, в общем, относятся к поддерживающей решетке для использования в резервуаре, содержащем фильтрационный слой, который может включать в себя фильтрующую поверхность, поддерживающую фильтрационный слой и опирающуюся на внутреннюю поверхность резервуара.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В некоторых применениях нефтехимической промышленности и промышленности общего назначения необходимы внутренние сетки в технологических резервуарах высокого давления для целей фильтрации и поддержания фильтрующего материала. Однако для некоторых из этих применений процесс вызывает большие нагрузки на поверхностях внутренних сеток и создает чрезмерные колебания в температурных диапазонах, что обуславливает термическое расширение. Обычные узлы решеток с плоскими поверхностями могут быть размещены около линии касания днища к сварному шву оболочки. С помощью такого конструктивного исполнения весь объем днища может быть мертвой зоной, без возникновения реакции или сухой абсорбции. Кроме того, обычное исполнение с плоской решеткой может нуждаться в опорных балках для выдерживания веса загрузки фильтра и разности давлений технологического процесса.
В отношении использования фильтрационного слоя в резервуаре, в некоторых обычных конструкциях во время нисходящего потока в резервуаре может использоваться центральное выходное отверстие и может обуславливать перемещение потока в сторону по мере того, как он достигает более низких высот фильтрационного слоя. Скорости потока могут варьироваться только в пределах одного уровня фильтрационного слоя, что приводит к плохому использованию катализатора и возможному преждевременному прорыву сита. В случае восходящего потока выходная сетка, покрывающая сопло, может создавать плохо распределенный поток. Условия для регенерации фильтрационного слоя могут быть достаточно тяжелыми и могут обуславливать возможность преждевременного прорыва и значительной потери высоты фильтрационного слоя.
В проектируемых резервуарах часто желательно обеспечить конечного пользователя максимальным объемом резервуара для эффективного выдерживания ожидаемых технологических нагрузок и для обеспечения хорошей картины распределения потоков, проходящих через резервуар.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с одним вариантом осуществления, раскрытым в данном документе, обеспечен узел поддерживающей решетки для использования в резервуаре, включающий в себя стенку с внутренней поверхностью. Узел поддерживающей решетки включает в себя по меньшей мере одну панель, включающую в себя первую стенку, содержащую сетку, выполненную с возможностью поддержания фильтрующего материала, и вторую стенку, выполненную с возможностью опоры на внутреннюю поверхность стенки резервуара. Манифольд присоединен и находится в гидравлическом сообщении с указанной по меньшей мере одной панелью и выполнен с возможностью гидравлического сообщения с входным или выходным отверстием резервуара, в зависимости от режима работы. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере участок первой стенки указанной по меньшей мере одной панели выполнен с возможностью наклона вниз к манифольду при установке в резервуар, по меньшей мере участок второй стенки указанной по меньшей мере одной панели образует нижнюю поверхность, которая изогнута по существу для соответствия кривизне внутренней поверхности стенки резервуара или их комбинации. В некоторых вариантах осуществления и в комбинации с любым из вышеприведенных вариантов осуществления указанная по меньшей мере одна панель содержит множество панелей, присоединенных и находящихся в гидравлическом сообщении с манифольдом.
В некоторых вариантах осуществления и в комбинации с любым из вышеприведенных вариантов осуществления, в которых манифольд и множество панелей выполнены с возможностью позволения протекания текучей среды в первом направлении через отверстия в решетке, через указанную по меньшей мере одну панель, в манифольд и через манифольд, направленное в выходное отверстие резервуара, во втором, обратном направлении, или в обоих направлениях. В некоторых вариантах осуществления и в комбинации с любым из вышеприведенных вариантов осуществления, каждая панель находится в гидравлическом сообщении с манифольдом через посредство трубчатого соединения.
В некоторых вариантах осуществления и в комбинации с любым из вышеприведенных вариантов осуществления, манифольд включает в себя выходное отверстие, которое направляет поток в выходное отверстие резервуара, и трубчатое соединение и выходное отверстие манифольда конфигурированы таким образом, чтобы текучая среда протекала через трубчатое соединение в направлении, противоположном потоку текучей среды через выходное отверстие манифольда. В некоторых вариантах осуществления и в комбинации с любым из вышеприведенных вариантов осуществления, выходное отверстие манифольда выполнено с возможностью направления потока вниз. В некоторых вариантах осуществления и в комбинации с любым из вышеприведенных вариантов осуществления, манифольд имеет верхний конец, и верхняя решетка прикреплена к верхнему концу манифольда.
В некоторых вариантах осуществления и в комбинации с любым из вышеприведенных вариантов осуществления, манифольд включает в себя выходное отверстие, которое направляет поток в выходное отверстие резервуара, и трубчатое соединение и выходное отверстие манифольда конфигурированы таким образом, чтобы текучая среда протекала через трубчатое соединение в том же направлении, в котором текучая среда протекает через выходное отверстие манифольда. В некоторых вариантах осуществления и в комбинации с любым из вышеприведенных вариантов осуществления, выходное отверстие манифольда выполнено с возможностью направления потока вверх.
В некоторых вариантах осуществления и в комбинации с любым из вышеприведенных вариантов осуществления трубчатое соединение от каждой панели к манифольду выполнено посредством нижней поверхности манифольда, верхней поверхности манифольда, боковой поверхности манифольда или любой их комбинации.
В некоторых вариантах осуществления и в комбинации с любым из вышеприведенных вариантов осуществления, трубчатое соединение находится на соединительном интерфейсе и содержит сильфонный элемент или соединение, которое позволяет расширение и сжатие компонентов вокруг соединительного интерфейса.
В некоторых вариантах осуществления и в комбинации с любым из вышеприведенных вариантов осуществления, манифольд содержит направляющие лопатки для регулирования потока или другие механизмы регулирования потока. В некоторых вариантах осуществления и в комбинации с любым из вышеприведенных вариантов осуществления, каждая панель определяет объем и, в пределах объема, направляющие лопатки для регулирования потока или другие механизмы регулирования потока. В некоторых вариантах осуществления и в комбинации с любым из вышеприведенных вариантов осуществления, направляющие лопатки для регулирования потока содержат опоры для решетки каждой панели.
В некоторых вариантах осуществления и в комбинации с любым из вышеприведенных вариантов осуществления, панели размещены в круговой конфигурации, продолжающейся радиально от манифольда, и панели имеют проксимальный конец вблизи манифольда и противоположный, более широкий, дистальный конец. В некоторых вариантах осуществления и в комбинации с любым из вышеприведенных вариантов осуществления, вторая стенка указанной по меньшей мере одной панели включает в себя сетку, и в некоторых вариантах осуществления и в комбинации с любым из вышеприведенных вариантов осуществления, все стенки указанной по меньшей мере одной панели включают в себя сетку.
В некоторых вариантах осуществления и в комбинации с любым из вышеприведенных вариантов осуществления узел поддерживающей решетки включает в себя слой сжимаемого материала, выполненного с возможностью вставки между нижней поверхностью панелей и внутренней поверхностью резервуара. При установке узла поддерживающей решетки в резервуар нижняя поверхность панелей зацепляет слой сжимаемого материала, и слой сжимаемого материала зацепляет внутреннюю поверхность резервуара. В некоторых вариантах осуществления, слой сжимаемого материала содержит термическую прокладку. В других таких вариантах осуществления, слой сжимаемого материала содержит текстурированную стекловолоконную нить.
В некоторых вариантах осуществления и в комбинации с любым из вышеприведенных вариантов осуществления, узел поддерживающей решетки включает в себя сильфонный элемент или соединение, которое позволяет расширение и сжатие гидравлической вставки между манифольдом и входным или выходным отверстием резервуара.
В некоторых вариантах осуществления и в комбинации с любым из вышеприведенных вариантов осуществления, каждая панель включает в себя боковую сторону, расширяющуюся по существу радиально от непосредственной близости к манифольду, и качающийся рычаг прикреплен с возможностью поворота к боковой стороне по меньшей мере двух смежных панелей для прикрепления к качающемуся рычагу смежной панели. В некоторых вариантах осуществления, опорный стержень прикреплен к боковой стороне каждой панели, и качающийся рычаг прикреплен к боковой стороне каждой смежной панели за счет прикрепления с возможностью поворота к опорному стержню.
В некоторых вариантах осуществления и в комбинации с любым из вышеприведенных вариантов осуществления, в которых каждая панель включает в себя боковую сторону, продолжающуюся по существу радиально от непосредственной близости к манифольду, и опорный стержень прикреплен к боковой стороне каждой панели.
В некоторых вариантах осуществления и в комбинации с любым из вышеприведенных вариантов осуществления, узел поддерживающей решетки включает в себя стержень, прикрепленный к манифольду, и опорный элемент, определяющий участок с каналом и зацепом, прикрепленный к панели, при этом стержень вмещен в участок с каналом и зацепом для присоединения панели к манифольду.
В соответствии с другим вариантом осуществления, раскрытым в данном документе, обеспечен другой узел поддерживающей решетки для использования в резервуаре, включающий в себя стенку с изогнутой внутренней поверхностью. Узел поддерживающей решетки включает в себя средство для поддержания фильтрующего материала в резервуаре и средство для вмещения фильтрованной технологической текучей среды из средства для поддержания фильтрующего материала. Средство для поддержания фильтрующего материала включает в себя изогнутую поверхность, выполненную с возможностью соответствия и проксимального размещения в отношении кривизны внутренней поверхности стенки резервуара, проксимального к нижнему концу резервуара. В некоторых таких вариантах осуществления, средство для вмещения фильтрованной технологической текучей среды определяет множество отверстий для вмещения фильтрованной технологической текучей среды из множества средств для поддержания фильтрующего материала.
В соответствии с другим вариантом осуществления, раскрытым в данном документе, обеспечен способ для изготовления узла поддерживающей решетки для резервуара. Способ включает в себя изготовление множества панелей, причем каждая панель включает в себя первую стенку, содержащую сетку, выполненную с возможностью поддержания фильтрующего материала, и вторую стенку, выполненную с возможностью поддержания внутренней поверхностью стенки резервуара проксимально к нижнему концу резервуара. По меньшей мере участок второй стенки каждой из множества панелей образует нижнюю поверхность, которая является изогнутой, чтобы по существу соответствовать кривизне внутренней поверхности стенки резервуара. Манифольд изготовлен так, чтобы манифольд определял множество отверстий для вмещения множества панелей с возможностью размещения манифольда и панели в гидравлическом сообщении. Множество панелей присоединено к манифольду для размещения множества панелей в гидравлическом сообщении с манифольдом. В некоторых вариантах осуществления, при соединении, манифольд и множество панелей выполнены с возможностью позволения протекания текучей среды в первом направлении через отверстия в сетке, по меньшей мере через одну панель, в манифольд, и через манифольд, направленное в выходное отверстие резервуара, во втором, обратном направлении, в обоих направлениях. В некоторых таких вариантах осуществления, способ включает в себя размещение слоя сжимаемого материала на внутренней поверхности стенки резервуара перед сборкой множества панелей в манифольд, причем слой сжимаемого материала выполнен с возможностью размещения между панелями и внутренней поверхностью стенки резервуара.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для более полного понимания, далее следует обратиться к вариантам осуществления, показанным в сопроводительных чертежах и описанных ниже. В чертежах:
Фиг.1 представляет собой схематичный вид в разрезе резервуара, на котором представлен вариант выполнения узла поддерживающей решетки.
Фиг.2 представляет собой перспективный вид варианта выполнения узла поддерживающей решетки, размещенной в днище резервуара согласно первому варианту осуществления.
Фиг.3 и 4 представляют собой перспективные виды участков узла поддерживающей решетки согласно фиг.2 в днище резервуара, иллюстрирующие внутреннюю часть узла манифольда.
Фиг.5А и 5В представляют собой перспективный вид и вид в разрезе, соответственно, узла поддерживающей решетки согласно фиг.2 в днище резервуара.
Фиг.6А и 6В представляют собой перспективный и частично открытый перспективный виды участка узла поддерживающей решетки согласно фиг.2, соответственно.
Фиг.7 представляет собой перспективный вид участка узла поддерживающей решетки согласно фиг.2.
Фиг.8 представляет собой перспективный вид участка узла поддерживающей решетки согласно другому варианту осуществления.
Фиг.9 представляет собой перспективный вид участка узла поддерживающей решетки согласно другому варианту осуществления.
Фиг.10 представляет собой вид сверху другого варианта осуществления узла поддерживающей решетки, размещенной в днище резервуара.
Фиг.11 представляет собой вид в разрезе узла поддерживающей решетки согласно фиг.10, выполненном по линии 11-11 согласно фиг.10.
Фиг.12 представляет собой вид с пространственным разделением деталей узла поддерживающей решетки согласно фиг.10.
Фиг.13 представляет собой перспективный вид узла поддерживающей решетки согласно фиг.10.
Фиг.14 представляет собой подробный вид соединения панелей узла поддерживающей решетки согласно фиг.10.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Следующее подробное описание подробных вариантов осуществления ссылается на сопроводительные чертежи, которые иллюстрируют конкретные варианты осуществления. Другие варианты осуществления, имеющие другие конструкции и функционирование, не выходят за рамки объема настоящего изобретения.
Варианты осуществления, раскрытые в данном документе, включают в себя узел поддерживающей решетки, которая может быть использована в баках или резервуарах для поддержания фильтрационных слоев, через которые направляются текучие среды. Такие фильтрационные слои могут использоваться в ряде процессов, включающих в себя, но не ограничиваясь этим, каталитические, молекулярные сита, сушку глинозема, ионообмен в отношении ионообменных смол, фильтрование через слой активированного угля и т.п. Различные текучие среды, включающие в себя, в числе прочего, жидкость, газ, масло, воду и другие, могут подвергаться обработке посредством резервуара. Резервуар может быть ориентированным вертикально, горизонтально или в иных ориентациях и конфигурациях, известных в уровне техники. Резервуар может, в общем, содержать корпус и участки днищ, соединенные на противоположных концах корпуса с возможностью образования уплотненного внутреннего объема резервуара. Узел поддерживающей решетки может размещаться и использовать внутреннюю поверхность днища резервуара для опоры конструкции, а также для возможности доведения до максимума внутреннего объема резервуара при использовании с помощью дополнительного средства и других внутренних компонентов.
Узел поддерживающей решетки может включать в себя множество панелей, имеющих фильтрующую поверхность, образованную одним или несколькими сетками на верхней, боковой, нижней или иной наружной поверхности панелей, и манифольд, присоединенный к панелям. В некоторых вариантах осуществления панели могут быть расположены радиально вокруг манифольда. Сетки могут поддерживать фильтрационный слой, и в некоторых режимах работы такого нисходящего потока, текучая среда может протекать через фильтрационный слой и сетки в панели. Затем текучая среда может втекать в манифольд и вытекать из резервуара. Текучая среда также может втекать непосредственно в манифольд через сетку или участок с перфорированной пластиной, которая образует верхнюю часть манифольда. В качестве альтернативы, направление потока может быть обратным, таким как в некоторых режимах работы с восходящим потоком, и поток в манифольд может быть распределен по панелям, так что поток далее выходит из панелей, через сетки, и в резервуар. Поток через узел в условиях восходящего или нисходящего потока может быть сжимаемым (газом) или несжимаемой (жидкостью).
В данном документе используется определенная технология только для ясности и не должна рассматриваться как ограничение в отношении описанных вариантов осуществления. Например, слова такие, как "верх", "низ", "верхний", "нижний", "левый", "правый", "горизонтальный", "вертикальный", "вверх" и "вниз" всего лишь описывают конфигурацию, изображенную на чертежах. Фактически, указанные компоненты могут быть ориентированы в любом направлении и, следовательно, данную терминологию следует понимать как охватывающую такие вариации, если не указано иначе. Везде в этом раскрытии, где показан или описан процесс или способ, способ может быть осуществлен в любом порядке или одновременно, если не ясно из контекста, что способ зависит от определенных действий, выполняемых первыми.
Ссылаясь на чертежи, в которых подобные ссылочные позиции относятся к одинаковым или подобным частям, фиг.1 изображает узел 40 поддерживающей решетки в резервуаре 42 согласно одному варианту осуществления. Узел 40 поддерживающей решетки может быть размещен концентрическим образом в нижнем днище 44 резервуара цилиндрического резервуара 42. Резервуар 42 также может включать в себя, например, корпус 46 резервуара, внешние компоненты резервуара (не показаны), противоположное днище 48 резервуара, входное отверстие 52 и выходное отверстие 54. Поверхность 56 текучей среды показана с потоком "F", который в некоторых режимах работы может быть в противоположном направлении. Фильтрующий материал не показан. Один пример резервуара, который может быть использован для вариантов осуществления, описанных в данном документе, иллюстрирован на фиг.4 патента US № 5015383, содержание которого включено в данный документ посредством ссылки во всей своей полноте.
Узел 40 поддерживающей решетки включает в себя одну или несколько панелей 60, присоединенных к центральному манифольду 62. Фиг.1 изображает восемь панелей 60, хотя может быть использовано любое количество панелей, причем панели 60 радиально расположены вокруг манифольда 62. Панели 60 могут быть присоединены к манифольду 62 с использованием интерфейса на трубной основе с фланцевыми или гильзовыми соединениями, которые образуют уплотнение между панелями 60 и манифольдом 62. Другие типы интерфейсов и соединений, известных в данном уровне техники, могут быть использованы для вариантов осуществления, описанных в данном документе.
Панели 60 могут опираться на внутреннюю стенку днища 44 резервуара для поддержания конструкции. Панели 60 могут быть образованы из стенок, например, с помощью первой стенки, которая включает в себя одну или несколько секций сеток 64, 66, которые опираются на одну или несколько стенок 68, 70, 72. Стенки 68, 70, 72 скреплены вместе с возможностью образования уплотненного ограждения, которое может рассматриваться, например, как каркас. Нижняя поверхность панели 60 (или вторая стенка 70) может опираться и быть изогнутой с возможностью приспосабливания или приблизительного соответствия кривизне изогнутой внутренней поверхности стенки днища 44 резервуара. По меньшей мере участок первой стенки, такой, как сетка 66, может наклоняться вниз к манифольду 62. Это может обеспечивать увеличение объема в резервуаре 42, имеющегося для текучей среды. Любая поверхность панели, включающая в себя любую стенку 68, 70, 72, может содержать одну или несколько сеток. В одном варианте осуществления нижняя поверхность одной или нескольких панелей 60 (вторая стенка 70) включает в себя сетку. В другом варианте осуществления, все стенки одной или нескольких панелей 60 включают в себя сетки.
Панели 60 также могут опираться на прокладку или другую поверхность промежуточного сжимаемого слоя между панелями 60 и стенкой резервуара. Эта дополнительная прокладка или слой предназначен для заполнения какого-либо зазора и избыточных пространств между панелью и стенкой или оболочкой резервуара. Хотя сетки 64, 66 и стенки 68, 70, 72 изображены, в общем, как прямоугольные или трапецеидальные по форме, могут использоваться другие конфигурации, формы или ряд секций сеток для вариантов осуществления, описанных в данном документе. Например, выступ панели 60 может быть изогнут и, в некоторых вариантах осуществления, образован из трубки, и конец панели может быть выполнен из небольшой полоски материала. Каждая панель 60 может включать в себя опорный стержень 80 для целей опоры или технического обслуживания. В показанном варианте осуществления, каждая панель 60 также присоединена к смежной панели 60 с помощью жесткого соединения 82, такого, как соединения с болтом и гайкой, для целей опоры, технического обслуживания или распределения нагрузки. К вариантам осуществления, описанным в данном документе, также могут применяться другие типы способов размещения на определенном расстоянии, регулирования при помощи прокладок или компенсирования зазоров, известные в данном уровне техники.
Материал, такой, как катализатор, может поддерживаться панелями 60. В частности, материал может быть размещен на верхних поверхностях сеток 64, 66. Текучая среда может протекать через материал, через сетки 64, 66 в манифольд 62, и вытекать из резервуара 42. Сетки 64, 66 выполнены с возможностью позволения потока текучей среды, но предупреждают вытекание материала из резервуара 42.
В одном варианте осуществления сетки 64, 66 верхней поверхности панелей 60, сетки, содержащиеся в любой другой стенке 68, 70, 72, или сетки для любого варианта осуществления, раскрытого в данном документе, могут включать в себя множество разнесенных фильтрующих проволок, опирающихся на поддерживающие стержни. В одном варианте осуществления такие сетки могут включать в себя проволоку по существу с треугольным сечением, и могут включать в себя сетки типа Vee-Wire® (VEE-WIRE является зарегистрированной торговой маркой Bilfinger Water Technologies Inc.) или сетки из клиновидной проволоки. В одном варианте осуществления такие сетки могут включать в себя пластины, имеющие перфорации, пазы и/или другие отверстия фильтрующего типа. В одном варианте осуществления проволоки и отверстия пластины могут быть ориентированы симметрично, асимметрично, горизонтально, вертикально, по касательной или в их комбинациях относительно продольной оси панели 60. В одном варианте осуществления размеры и расстояние между проволоками и отверстиями пластины изменяются по длинам таких сеток. В одном варианте осуществления такие сетки могут включать в себя ту или иную комбинацию фильтрующих проволок, пластин, элементов с перфорациями, элементов, которые иным образом обеспечивают множество фильтрующих отверстий, и направляющие лопатки для регулирования потока. Такие сетки могут включать в себя варианты осуществления наподобие тех, которые раскрыты в патенте US № 6663774, зарегистрированном 16 октября 2001 г., и, в частности, в отношении фильтрующих проволок 28 и поддерживающих стержней 20, описанных в нем, и варианты осуществления, наподобие тех, которые раскрыты в патенте US № 7425264, зарегистрированном 18 июля 2005 г., и, в частности, в отношении проволок 16 и поддерживающих стержней 17, описанных в нем, содержания обоих из этих патентов включены в данный документ согласно ссылке во всей своей полноте.
Манифольд 62 может включать в себя верхнюю сетку 90 на верхнем конце манифольда 62, и верхняя сетка 90 может включать в себя те же конструктивные элементы, что и сетки 64, 66, описанные выше. Материал может поддерживаться верхней поверхностью сетки 90. В качестве альтернативы, верхняя сетка 90 может представлять собой перфорированную пластину или элемент, который имеет другие отверстия, которые позволяют прохождение текучей среды, при этом поддерживая материал. Текучая среда может протекать через материал, через отверстия в верхней сетке 90 и за пределами верхней сетки 90, и непосредственно в манифольд 62. В одном варианте осуществления верхняя сетка 90 может включать в себя участок сетки, размещенный над участком перфорированной пластины с одним или несколькими направляющими устройствами для регулирования потока, расположенными между участками сетки и пластины. Манифольд 62 может быть присоединен и находиться в гидравлическом сообщении с выходным отверстием 54 резервуара 40. Иными словами, внутренний объем, ограниченный панелями 60, может находиться в гидравлическом сообщении с внутренним объемом манифольда 62, который может находиться в гидравлическом сообщении с выходным отверстием 54 резервуара.
Фиг.3 и 4 иллюстрируют внутренность манифольда 62. Манифольд 62 может включать в себя верхний и нижний фланцы 92, 94 и корпус 96 и одно или несколько направляющих лопаток 98, размещенных между фланцами 92, 94. Верхний фланец 92 может использоваться для поддержания сетки 90. Нижний фланец 94 может быть использован для присоединения манифольда 62 к панелям 60 с помощью одного или нескольких трубчатых соединений, таких, как трубки 100, которые дополнительно описаны ниже, для размещения панелей 60 и манифольда 62 в гидравлическом сообщении. Нижний фланец 94 также может быть присоединен к выходному отверстию 102 манифольда, такому, как фланцевая трубка, которая присоединяет манифольд 62 к днищу 44 резервуара и которая находится в сообщении по текучей среде с выходным отверстием 54 резервуара (показана на фиг.5А и 5В). Одно или несколько направляющих лопаток 104 для регулирования потока могут поддерживаться верхней поверхностью сетки 90, и, в частности, могут быть присоединены к нижней поверхности верхней сетки 90. Направляющие лопатки 104 для регулирования потока могут быть размещены радиально внутри манифольда 62 и могут продолжаться по меньшей мере частично в выходное отверстие 102 манифольда. В дополнение или вместо направляющих лопаток для регулирования потока могут быть предусмотрены другие устройства для регулирования потока, которые известны среднему специалисту в данной области техники, для управления характеристик направленности и потока, или, в общем, для отклонения или ограничения потока, текучей среды. Примеры других устройств для регулирования потока включают в себя трубки, перфорированные пластины и воронки.
Фиг.5А и 5В изображают виды в разрезе узла 40 поддерживающей решетки. Фланцевый участок выходного отверстия 102 манифольда показан прикрепленным болтами к нижнему фланцу 94 манифольда 62. Выходное отверстие 102 манифольда может быть приварено к резервуару 44 таким образом, чтобы оно находилось в сообщении по текучей среде с выходным отверстием 54 резервуара. Удлинительная трубка 106 также может использоваться для образования соединения между манифольдом 62 и выходным отверстием 54 резервуара. Удлинительная трубка 106 показана размещенной, по меньшей мере, частично в выходном отверстии 102 манифольда и продолжающейся в выходное отверстие 54 резервуара. В одном варианте осуществления удлинительная трубка 106 (или другой трубчатый участок, присоединенный к удлинительной трубке 106) может продолжаться насквозь и радиально наружу ниже выходного отверстия 54 резервуара таким образом, чтобы фланцевый участок удлинительной трубки 106 использовался для присоединения всего узла резервуара к какому-либо другому структурному типу выходного/входного присоединения. Болтовые, сварные, зажимные и другие подобные типы конструкционных или уплотнительных соединений, известные в данном уровне техники, могут использоваться для вариантов осуществления, описанных в данном документе.
Нижний фланец 94 манифольда 62 показан присоединенным к трубкам 100 с возможностью установления сообщения по текучей среде с каждой из панелей 60 посредством нижней поверхности манифольда 62. Каждая трубка 100 может поддерживаться концевым участком каждой панели 60, например, с помощью приваривания к концевому участку, такому, как стенка 72, для прикрепления панели 60 манифольда 62. Каждая трубка 100 может включать в себя трубчатый фланец 108 или другой подобный тип участка с выступом, который закрепляется между нижним фланцем 94 и разъемным кольцом 110, имеющим две или более части, сведенные вместе вокруг трубки 100 (также показанной на фиг.6А и 6В). В частности, один или несколько болтов могут продолжаться через нижний фланец 94, трубчатый фланец 108 и разъемное кольцо 110 с возможностью прикрепления каждой панели 60 к манифольду 62. Концевые участки панелей 60 могут быть размещены ниже основного участка манифольда 62 и могут быть прикреплены к нижней поверхности такой, как нижний фланец 94, манифольда 62. В одном варианте осуществления уплотнение, такое, как прокладка, может быть размещено между нижним фланцем 94 манифольда 62 и трубчатым фланцем 108 каждой трубки 100. Таким образом, каждая панель 60 может быть легко присоединена и отсоединена от манифольда 62 с использованием простого структурно жесткого и уплотненного соединения. Трубчатые соединения или трубки 100 могут принимать множество форм, которые известны в данном уровне техники. Например, трубчатые соединения могут быть использованы вместо фиттингов, такие, как колено трубы с углом изгиба 90 градусов, 180 градусов или другие угловые фитинги, или иные типы трубных соединений.
Ссылаясь на фиг.5В, одна или несколько стрелок "F" показаны для изображения пути потока текучей среды через узел 40 поддерживающей решетки. Текучая среда, направленная в узел 40 поддерживающей решетки, сначала может протекать через какой-либо материал, размещенный на сетках 64, 66, 90. Как установлено выше, сетки 64, 66, 90 могут быть выполнены с возможностью позволения прохождения текучей среды, но предотвращения прохождения материала через сетки 64, 66, 90. Текучая среда может протекать через сетки 64, 66 во внутреннюю часть панелей 60 и может направляться вдоль нижней стенки 70 к трубкам 100. Сетки могут содержать перфорации или другие ограничения для регулирования количества текучей среды, которая проходит через каждую поверхность относительно других поверхностей сетки. Затем текучая среда может протекать в направлении вверх в манифольд 62, например, через трубки 100 в направлении, параллельном продольной оси резервуара 42 и манифольда 62, и противоположно направлению потока в резервуар 42 и потока текучей среды из выходного отверстия 54 резервуара. Текучая среда также может втекать непосредственно в манифольд 62 через верхнюю сетку 90. Наконец, текучая среда может вытекать из выходного отверстия 102 манифольда (и удлинительную трубку 106) в направлении вниз, параллельно продольной оси резервуара и манифольда 62 и выходить через выходное отверстие 54 резервуара в том же направлении общего потока через резервуар 42. Направляющие лопатки 98, 104 для регулирования потока или другие устройства для регулирования потока, размещенные в манифольде 62, могут помогать направлять поток текучей среды и регулировать распределение потока текучей среды через узел 40 поддерживающей решетки. Любое количество или конструкция направляющих лопаток 98, 104 для регулирования потока может использоваться для оптимизации направления и распределения потока текучей среды через узел 40 поддерживающей решетки. Поток также может проходить в обратном направлении, если потребуется в соответствии с процессом применения, и в этом случае, например, втекание в манифольд 62 из входного отверстия (ранее выходного отверстия 54) может распределяться по панелям 60 и протекать через сетки 64, 66 в резервуар 42.
Фиг.6А и 6В иллюстрируют одну панель 60, присоединенную к манифольду 62. Каждая панель 60 может быть присоединена к манифольду 62 с помощью фиксирующего соединения 112, размещенного на внешней поверхности выходного отверстия 102 манифольда. В частности, фиксирующее соединение 112 может включать в себя один или несколько стержней 114, приваренных посредством опорных элементов 116 к выходному отверстию 102 манифольда. Каждая панель 60 включает в себя одно или несколько сопряженных соединений 118 или креплений (показаны на фиг.7) для зацепления с фиксирующими соединениями 112. В частности, сопряженные соединения 118 могут включать в себя один или несколько опорных элементов 120, приваренных к стенкам 68 панелей 60 на выступающем или концевом участке 122 для вмещения фиксирующих соединений 112. Опорные элементы 120 сопряженных соединений 118 могут быть по существу параллельными в отношении опорных элементов 116 фиксирующих соединений 112, которые могут быть по существу перпендикулярными к стержням 114. Таким образом, панели 60 могут быть легко прикреплены и откреплены от соединения с манифольдом 62. Другие типы соединений, известные в данном уровне техники, могут быть использованы для вариантов осуществлений, описанных в данном документе.
Фиг.7 изображает внутреннюю часть одной панели 60. Как показано, одно или несколько направляющих лопаток 126 для регулирования потока также могут быть размещены в каждой панели 60 с возможностью направления потока текучей среды и регулирования распределения потока текучей среды через каждую панель 60 и в манифольд 62. Направляющие лопатки 126 для регулирования потока могут быть в общем параллельными продольной оси каждой панели 60, но включать в себя сходящиеся концы, которые направляют поток текучей среды к трубкам 100. Для регулирования потока может быть использовано любое количество направляющих лопаток 126 для доведения до максимума направления и распределения потока текучей среды через узел 40 поддерживающей решетки. Выступы или другие ограничения могут быть добавлены к направляющим лопаткам 126 для дополнительного регулирования или управления характеристиками потока внутри панели 60. Как упоминалось в отношении направляющих лопаток 104 для регулирования потока манифольда 62, другие устройства для регулирования потока, известные в данном уровне техники, такие как трубки, перфорированные пластины и конусы, также могут быть использованы для балансирования распределения потока в вариантах осуществления, раскрытых в данном документе.
Фиг.8 изображает другой вариант выполнения узла 140 поддерживающей решетки, имеющей панели 160. Узел 140 подобен узлу 40, описанному выше, но панели 160 имеют концевые участки 161, которые направляют поток текучей среды вниз в манифольд 162 через трубки 164, размещенные под панелями 160. Трубки 164 могут быть присоединены к верхнему фланцу 166 манифольда 162 посредством верхней поверхности манифольда 162. Выходная трубка 168 также может быть присоединена к манифольду 162 для обеспечения выхода текучей среды из узла резервуара. Внутренняя трубка 170 может проходить через манифольд 162 и может находиться в сообщении по текучей среде с внутренностью узла резервуара. Такое соединение может использоваться, например, там, где имеют место небольшие или концентрические выходные отверстия. Внутренняя трубка 170 может быть закрыта с помощью сетки, подобной верхней сетке 90, и может быть использована для процессов промывания в обратном направлении с возможностью очистки использованного материала или для удовлетворения требованиям других подобных процессов, из узла резервуара. Варианты выполнения узла 40 поддерживающей решетки согласно фиг.2-7, включающие в себя панели 60, могут быть использованы для вариантов выполнения узла 140 поддерживающей решетки согласно фиг.8, и наоборот.
Фиг.9 изображает вариант выполнения панели 180, определяющей объем, имеющий одно или несколько направляющих лопаток 126 для регулирования потока. Панель 180 является подобной панелям 60, описанным выше, но включает в себя концевой участок 182, который может быть присоединен непосредственно к корпусу манифольда 62, например, на боковой поверхности манифольда 62, или к выходному отверстию 102 манифольда. В этом варианте осуществления отверстие концевого участка 182 является квадратным, но могут быть использованы другие формы. Количество направляющих лопаток 126 для регулирования потока, которые также могут функционировать в качестве опор, могут быть изменены в зависимости от нагрузки, которая будет иметь место на практике, или от желательных характеристик и направления потока. Нагрузка, которая предположительно должна быть сравнительно тяжелой, может приводить к большему числу направляющих лопаток 126 для регулирования потока или опор, размещаемых в панели 180. Количество направляющих лопаток 126 для регулирования потока может снижаться для меньших нагрузок. Варианты выполнения панели 180, изображенные на фиг.9, могут быть использованы для вариантов выполнения узлов 40, 140 поддерживающей решетки, описанных выше, и наоборот. Одна или более комбинаций разных соединений панелей 60, 160, 180, включающих в себя трубки 100 и концевые участки 161, 182, могут быть использованы для вариантов осуществления, описанных в данном документе.
В одном способе установки узла 40 поддерживающей решетки, выходное отверстие 102 манифольда, которое может считаться центральным выходным каналом, может сначала быть прикреплено к выходному отверстию 54 резервуара (иногда называемому соплом). Выходное отверстие 102 манифольда может быть приварено непосредственно к верхнему кованому участку сопла или приварено внутри диаметра сопла с некоторой глубиной вставки. Альтернативой, не требующей приваривания к соплу, является использование суженного фланца на первом внешнем стыке с резервуаром. Для надлежащего продолжения центральной стыковочной втулки в резервуар может быть предусмотрен фиксатор. Сопряженные соединения 118 или крепления предусмотрены для возможности размещения выступающей секции каждой панели 60 и будут помогать в финальной уплотняющей операции. После размещения и установки всех деталей внутри резервуара, на каждом трубчатом фланце 108 может быть использована прокладка (не показана). После этого нижний фланец 94 может быть размещен над трубками 100 и прикреплен болтами к трубчатым фланцам 108. Нижний фланец 94 может быть разделен на части для возможности прохождения через люк и затем может быть собран и закреплен болтами на месте. Прокладка может быть размещена на верхнем фланце 92 и является подготовленной для окончательного покрытия, такого, как верхняя сетка 90. Далее верхняя сетка 90 может быть установлена над прокладкой и закреплена болтами на месте. Верхняя сетка 90 может иметь поверхность для регулирования потока для согласования рабочих характеристик панелей 60. Панели могут быть проверены в отношении полной опоры непосредственно на нижнее днище 44 резервуара и, при необходимости, подклинены. Соединения для соединительных болтов могут быть снабжены пазами для обеспечения теплового расширения и соединения всех панелей 60 в один узел таким образом, чтобы ни одна панель 60 не могла подняться относительно других.
Фиг.10-14 изображают другой вариант выполнения узла 200 поддерживающей решетки. Этот узел 200 поддерживающей решетки, подобно предыдущим вариантам осуществления, может включать в себя одну или несколько решетчатых панелей 210, присоединенных к центральному манифольду 212. Манифольд 212 может включать в себя основу 214 манифольда, решетчатый соединительный элемент 216 манифольда или каркас, и верхнюю пластину 218 манифольда. Манифольд 212 может быть присоединен к выходной трубке 220 с использованием болтового соединительного кольца 222 с уплотнением между решеткой и трубкой. В этом варианте осуществления выходная трубка 220 продолжается вверх от манифольда 212, изгибается на 90 градусов и продолжается через отверстие 222 в боковой стороне резервуара 42. Внешняя сторона резервуара 42, как один из способов присоединения выходной трубки 220 к смежной трубке, может быть снабжена многослойным фланцем 224 и спирально-навивной прокладкой 226.
В некоторых вариантах осуществления и как показано в узле 200 поддерживающей решетки согласно фиг.10-14, может быть предусмотрен соединительный интерфейс, так, чтобы позволять расширение и сжатие компонентов узла и допускать угловое отклонение между компонентами. В показанных вариантах осуществления, такой соединительный интерфейс представляет собой сильфоны и облегчает установку узла 200 поддерживающей решетки. Сильфонный элемент 230 может быть размещен на, или на одной линии с выходной трубкой 220, и в этом случае ориентирован вертикально в вертикальном участке трубки 231, которая должна быть гидравлически размещена между выходным отверстием манифольда и выходной трубкой 220. Также могут быть предусмотрены сильфонные элементы 232 на присоединении каждой панели 210 к решетчатой соединительной детали 216 манифольда, также ориентированные вертикально, в трубчатом соединении или трубках 234. Сильфонные элементы 230, 232 выполняют по меньшей мере две функции. Первая - манифольд 212 может быть не полностью вставлен, или в результате возможности изменений при изготовлении, или вследствие его установки в днище 44 резервуара. Это изменение может приводить к тому, что местоположение, угол или и то и другое, манифольда 212 не соответствуют положению исходя из идеала. Выходная трубка 220 имеет фиксированное положение для достижения и присоединения к внешней стороне резервуара 42, и там, где выполнены соединения с фланцами, имеет место небольшой допуск для возможности переменного размещения. Сильфонные элементы 230, 232 предусматривают возможность горизонтального и вертикального перемещения, а также углового приспосабливания для приведения в соответствие переменности конфигурации компонентов. Вторая - сильфонные элементы 230, 232 обеспечивают приведение в соответствие циклического изменения температуры и сопутствующее расширение и сжатие частей. Температурные изменения, которые могут быть частыми и крайне зависят от процесса, могут вызывать усталость или разупрочнение частей, и ослабление соединений, помимо всего прочего. Сильфонные элементы 230, 232 или, в качестве альтернативы, соединения, выбранные средним специалистом в данной области техники, могут учитывать расширение и сжатие других частей. Примеры других таких соединений могут включать в себя телескопические части с прокладками и гибкой трубкой или шлангом.
В этом варианте выполнения узла 200 поддерживающей решетки трубчатые соединения или трубки 234 могут быть выполнены таким образом, чтобы текучая среда протекала через трубки 234 в том же направлении, в котором протекает текучая среда через выходное отверстие манифольда; поток может быть направлен вверх через манифольд 212. Опять же, трубчатые соединения или трубки 234 также могут включать в себя или, вместо этого, представлять собой фиттинги, такие как колени или другие типы трубных соединений. Поток может быть в любом направлении, из резервуара 42 в панели 210, в манифольд 212 к выходной трубке 220, и в манифольд 212 из входной трубки (той же, что и выходная трубка 220), распределенный по панелям 210, и в резервуар 42.
Материал компонентов узлов 40, 200 поддерживающей решетки, раскрытых в данном документе, может быть выбран соответствующим образом в зависимости от процесса применения. В одном варианте осуществления материалом может быть нержавеющая сталь марки AISI 304. Сильфонные элементы 230, 232 могут быть выбраны с учетом процесса применения, и одним примером поставщика сильфонов может быть компания U.S. Bellows Inc.
Узел 200 поддерживающей решетки может поддерживаться слоем сжимаемого материала, такого, как изоляционный слой 236 (фиг.10 и 11). Изоляционный слой 236 может быть размещен между узлом 200 поддерживающей решетки и нижней поверхностью днища 44 резервуара, и может заполнять пустое место или зазоры, которые могут быть между этими элементами. В этом варианте осуществления изоляционный слой 236 выполнен с возможностью аппроксимации или может быть несколько больше, чем опорная поверхность панелей 210. Подходящие материалы могут включать в себя эластичные материалы, такие, как эластомеры или термические прокладки, наподобие текстурированной стекловолоконной нити, такой как Tetraglas® (TETRAGLAS является зарегистрированной торговой маркой компании Darca Southern, Inc.). Материал может быть выбран на основе характеристик, которые позволяют заполнение пустот между панелями 210 и нижней поверхностью днища резервуара, при этом обеспечивая опору для панелей 210, которую, например, могут обеспечивать некоторые эластичные материалы. Кроме того, материал должен быть выбран соответствующим образом для процесса применения, в котором материал будет подвергаться воздействию, например, такому как агрессивные химикаты, топливо или чрезмерный нагрев. В одном варианте осуществления, изоляционный слой 236 представляет собой Tetraglas® изделие толщиной в 1 дюйм (2,54 см).
Могут быть предусмотрены опорные стержни 240. Опорные стержни 240 могут выполнять одну функцию, служить в качестве ручки или точки подъема для каждой панели 210. Однако опорные стержни 240 этого варианта осуществления также могут обеспечивать соединительную точку для связывания панелей 210 вместе. Опорные стержни 240 прикреплены на каждом конце к боковой стороне панели 210, что может быть выполнено с помощью сварки или иным образом. Как показано на фиг.13, и более подробно на фиг.14, каждый из вертикальных участков на концах опорных стержней 240 имеет качающийся рычаг 242, прикрепленный к нему. На одном конце качающийся рычаг 242 имеет муфту 244, которая проходит вокруг опорного стержня 240 и позволяет поворот рычага 242. На другом конце качающийся рычаг 242 является свободным. Качающийся рычаг 242 одной панели 210 поворачивают для пересечения с качающимся рычагом 242 смежной панели 210, и рычаги 242 скрепляются болтами вместе, как можно видеть на фиг.14. Это может повторяться по всему узлу 200 поддерживающей решетки для присоединения всех панелей 210 друг к другу. Это может исключить жесткие соединения 17, показанные на фиг.2, для обеспечения гибкости при установке.
Признаки узла поддерживающей сетки, описанные в данном документе, могут позволять использование резервуара в качестве поддерживающей конструкции, тем самым, исключая или уменьшая необходимость в дополнительных опорных элементах, таких, как балки или кольца, которые могут быть добавлены в резервуар для опоры. Низкий профиль узла поддерживающей решетки также может увеличивать величину полезного объема в резервуаре для материала. Кроме того, узел поддерживающей решетки может включать в себя объединенные направляющие лопатки для регулирования потока в панелях и манифольд для регулирования и распределения потока текучей среды через узел как во входном, так и в выходном направлениях.
Одно использование узлов поддерживающей сетки, раскрытых в данном документе, может заключаться в инсталляции на нижнем днище резервуаров для гидроочистки или обезвоживания газа, что может обеспечивать поток жидкости и газа, использование фильтрующего слоя, распределение и эффективный процесс в целом. Узлы поддерживающей решетки могут лежать непосредственно на нижней поверхности днища и могут обеспечивать по существу весь или полный объем, подлежащий заполнению материалом. Увеличенный объем фильтрующего слоя может предусматривать изменение имеющихся резервуаров для достижения более высокой рабочей производительности и новых резервуаров, которые должны быть выполнены более короткими по длине оболочки. Огороженная нижняя поверхность из нержавеющей стали панелей может предотвращать перемещение материала фильтрационного слоя под одной из панелей и утечку в поток процесса. Для систем с потенциалом коксуемости, поверхность сетки Vee-Wire® или поверхность сетки из клиновидной проволоки, например, может быть использована для донной части и может устранять мертвые зоны, удерживая катализатор на нижних поверхностях. Днище резервуара может непосредственно поддерживать сетку для создания крепкой конструкции без добавления специальных выступающих колец или тяжелых балок к резервуару.
Каждая панель может быть полностью замкнутым элементом с присоединением болтами и уплотненным прокладкой к манифольду. Замкнутое конструкционное исполнение может позволять расширение и сжатие узла решетки под фильтрующим слоем, без нарушения уплотнения внешнего периметра, которое может произойти при циклическом применении обезвоживания газа. Во время операции с нисходящим потоком, суженное конструктивное исполнение панелей может собирать поток по существу со всего или полного сечения резервуара и перемещать его к центральному промежуточному выходному отверстию, и может создавать по существу однородный поток через весь резервуар и обеспечивать использование фильтрующего слоя по сравнению с обычными системами поддержания фильтрующего слоя. На некотором расстоянии от центральной линии резервуара, объемы катализатора или сита могут быть больше. Панель может соответствовать конфигурационной форме днища резервуара, собирающего поток со всех площадей равномерно без необходимости покрытия всего сечения резервуара.
Хотя в данном документе были показаны и описаны конкретные варианты осуществления, средним специалистам в данной области техники должно быть понятно, что любая конструкция, которая рассчитана для достижения той же цели, может использоваться вместо показанных конкретных вариантов осуществления, и что варианты осуществления в данном документе имеют другие применения в других условиях работы. Это применение предназначено для охвата любых приспособлений или изменений настоящего раскрытия. Следующая формула изобретения никоим образом не предназначена для ограничения объема раскрытия конкретными вариантами осуществления, описанными в данном документе. Хотя вышеприведенное направлено на варианты выполнения узла и компонентов поддерживающей решетки, другие и дополнительные варианты осуществления могут быть разработаны, не выходящие за его основные рамки, и его объем определен формулой изобретения, которая приведена ниже.
Реферат
Предложен узел поддерживающей решетки для использования в резервуаре. Узел поддерживающей решетки содержит по меньшей мере одну панель, включающую первую стенку, содержащую сетку, выполненную с возможностью поддержки материала, и вторую стенку, выполненную с возможностью опоры на внутреннюю поверхность стенки резервуара, причем между первой стенкой и второй стенкой размещены одна или несколько направляющих лопаток для регулирования потока так, что по меньшей мере участок каждой направляющей лопатки для регулирования потока является, по существу, параллельным продольной оси каждой панели, и манифольд, присоединенный и находящийся в гидравлическом сообщении с по меньшей мере одной панелью и выполненный с возможностью гидравлического сообщения с входным или выходным отверстием резервуара. Узел содержит средство для поддержания фильтрующего материала в резервуаре, включающее изогнутую поверхность, выполненную с возможностью соответствия и проксимального размещения в отношении кривизны внутренней поверхности стенки резервуара, проксимальной к нижнему концу резервуара, средство для вмещения фильтрованной технологической текучей среды из средства для поддержания фильтрующего материала. Средство для поддержания фильтрующего материала и средство для вмещения фильтрованной технологической текучей среды совместно образуют по меньшей мере одну панель. Способ изготовления узла поддерживающей решетки содержит изготовление множества панелей, изготовление манифольда, при этом манифольд определяет множество отверстий для вмещения множества панелей, чтобы обеспечить размещение манифольда и панели в гидравлическом сообщении и присоединение множества панелей к манифольду с возможностью размещения множества панелей в гидравлическом сообщении с манифольдом. Технический результат: повышение эффективности работы узла. 3 н. и 27 з.п. ф-лы, 16 ил.
