JPH027633Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は化学的合成、反応、吸収、蒸留、精製
等に利用されるタワー内に配設されたトレーの制
振構造に係るものである。

第６図及び第７図は従来の吸収塔の塔頂部を示
し、１はシエル構造の円筒状タワー、２はトレー
で同タワー１の内周面に溶着された支持部材３に
ボルト等で結合されている。トレー２は全体とし
て円板状に形成され、200〜2000mmピツチで前記
タワー１内に多数段配設され、必要に応じてトレ
ー２の下面は半径方向に配設されたビームで支持
されている。

トレー２の直径は例えば0.5〜５ｍ位で、その
上面に一双の高さが30〜100mm位の堰４が配設さ
れ、同各堰４によつてトレー２の上面は第７図に
示すように３つの領域に区分されていて、この領
域の１つにダウンカマ５が取付けられている。同
ダウンカマ５は両端が開口した円筒体であつて、
上端部はトレー２の上面のレベルと一致し、下端
部は同トレー２より一段下のトレー２に近接する
ように配設され、トレー２の中央部における前記
一双の堰４，４の中間部分に径３〜10mm位の多数
の小孔６が穿設されている。

前記のように構成された吸収塔においては、塔
上部から送入した液体に、塔下部より送入したガ
ス体を吸収させ、これを塔下部で吸収するように
構成されている。図中、実線はガス体の流れを示
し、破線は液体の流れを示している。

第６図において塔上部から送入された液体はダ
ウンカマ５を通つて下段のトレー２上に落下し、
ダウンカマ５の下端部分におけるトレー２上の領
域７に溜り、同ダウンカマ５の下端以上のレベル
になり、ダウンカマ５の下端開口部を閉塞する。
領域７の液体のレベルが第１の堰４より高くなる
と、小孔６を有するトレー２上の中間部領域８内
に溢流して、ここで塔下部より送込まれ、小孔６
を通つてトレー２上部に上昇してきたガス体と接
触し、同ガス体の一部が前記領域８の液体に吸収
される。次に液体は第２の堰４を溢流してトレー
２上の領域９に入り、ダウンカマ５を通つて次の
段のトレー２上に下降する。

前記のようなプロセスを、液体が所定の濃度に
なるまで反覆する。

第５図はトレー２の１段分を示し、トレー２上
の中間部領域８において、一双の堰板４間に溜つ
ている液体中に、トレー２の小孔６を通つてトレ
ー２の下部から上昇してくるガス体が吹込まれて
混合するが、このとき第８図の破線１０で示すよ
うな激しい振動が発生することがある。

この振動の特徴として、先ず振動モード的には
振動数の低い順に、代表的なパターンを例示する
と、第９図、第１０図及び第１１図のようにな
る。第９図乃至第１１図はトレー２を上からみた
場合のトレーの固有振動モードを等変位線によつ
て模型的に示しており、実線と破線とは180゜位相
が異なることを示している。また＋，−位置は振
動の腹を示している。

第１２図は振動の発生状況を示し、横軸にトレ
ー２の小孔６を通るガスの平均流速Ｖをとり、縦
軸に振動数ｆをとつて例示している。即ちＶが増
大するのに伴つて、先ず第１次の振動（振動モー
ドは第９図に示す）が発生する。一度振動が発生
するとＶが変化しても振動数は殆んど変化せず、
略々一定のまま大振動が発生する。このように発
生振動数がＶに対して一定になる現象をロツクイ
ン現象と称し、ｆが一定の領域をロツクイン領域
という。

更にＶを増大させていくと、振動数が２次振動
相当となり、以下Ｖの増加に伴つて３次、更に高
次成分へと振動の発生形態が変化していく。

第１２図に示すように発生振動数はマクロ的に
みると流速に対して線形的な変化がみられ、また
ロツクイン領域も高次になる程狭くなり、トレー
の振動振幅も次数が高くなると相対的に小さくな
る傾向が認められる。

このような振動が発生するとトレー２自体、ト
レー支持部、場合によつてはタワー１自体の破損
につながることとなり、吸収塔自体の機能が遂行
されなくなる。

而して前記振動発生の原因としては次の点が考
えられる。

(i) タワー内における液体とガス体との混合領域
における泡の発生 (ii) タワー内における液体とガス体との混合領域
における渦の発生 (iii) (i)，(ii)の現象とトレー上下間圧力変動が連成
（couple）することによる自励振動化（ロツク
イン現象の発生） 更にトレー上に液体の振動（スロツシング）も
関与することがありうる。

従つて前記トレーの制振対策としては、(i)，(ii)
の発生特性を変化させてトレーの振動と連成し難
くするか、トレー側の振動特性を変化させて(i)，
(ii)との連成をなくするかの方法が考えられる。

本考案は後者の手段によつてトレーの振動を低
減してタワーの安全運転を確保し、前記従来の装
置の問題点を解決することを目的として提案され
たものである。

このようにトレー側の振動特性を変化させるに
は、トレーの支持剛性を増大することが一般的で
あるが、大型のトレーでは支持スパンが長くな
り、支持部材を結合するタワー本体の剛性自体が
不十分になることが多い。

従つて本考案は、従来低次モードの振動減衰比
ζが約0.01〜0.03以下程度であつたトレーの振動
減衰能を増大させることによつて所期の目的を達
成しようとするものであつて、タワー内に多段に
配設されたトレー上に、上下のトレー間隔より高
さが低い一双の堰を立設し、トレー上における同
一双の堰間に形成された、タワー内に送入さた液
体とガス体との接触領域に、多数の小孔を穿設す
るとともに、同接触領域内に液体中に没するよう
に多孔板を前記トレーの面とほぼ平行に配設して
なることを特徴とするトレーの制振構造に係るも
のである。

本考案においては前記したように、タワー内に
多段に配設されたトレー上に、上下のトレー間隔
より高さが低い一双の堰を立設し、トレー上にお
ける同一双の堰間に形成された、タワー内に送入
された液体とガス体との接触領域に多数の小孔を
穿設し、且つ同接触領域に、トレーの面とほぼ平
行に多孔板を液体中に没するように配設したの
で、同多孔板によつてトレーの小孔から入つたガ
ス体によつて生成される渦が崩されて、同トレー
の励振が弱められ、また前記多孔板によつて液体
のスロツシングに対する減衰効果が生じ、スロツ
シングの発生を抑止される。

また前記多孔板によつてトレーの上下間差圧に
対する圧損を増大せしめ、トレー上下間の圧力干
渉を減少せしめることによつてトレーの振動を低
減せしめ、また前記多孔板によりトレーの小孔で
生じる泡の生成の周期性を乱し、トレーの強い自
励振動発生を抑制する。

かくしてトレーの振動自体に減衰能が賦与され
ることになり、この結果トレーの振動減衰能が増
大し、タワー内における液体とガス体との混合領
域における泡や渦の生成との連成が断たれ、ロツ
クインを伴なう激しい自励振動の発生が抑制され
る。このためトレー自体の振動レベルは大幅に減
少し、トレーの機械的許容範囲内に納められ、タ
ワーの安全運転が確保される。

以下本考案を図示の実施例について説明する。

図中符号１乃至は９は第６図乃至第８図に示し
た従来装置と同一であるから説明を省略する。

１１は多孔板で、トレー２上における一双の堰
４，４間に形成された液体とガス体とが接触する
中間領域８上に、トレー２の面とほぼ平行に配設
されている。

前記多孔板１１は全面、または局部に複数の貫
通孔１２を有し、同孔１２を介して多孔板１１の
上下両面に流体が移動できるようになつている。
貫通孔１２の孔径及び配置はトレー２の小孔６と
同一でもよいが、場合によつては円形以外の孔で
あつても、またスリツト状の孔でもよく、両孔１
２，６の位置がずれていてもよい。また多孔板１
１の材質、厚みはトレー２と同一でなくてもよ
い。

多孔板１１は第１図に示す如くトレー２の上方
に距離ｌを以つて配設されるが、ｌは堰４の高さ
以下とされている。即ち一双の堰４，４の間に溜
つている液体中に多孔板１１が没するように構成
されている。

多孔板１１とトレー２との間の距離ｌを保持す
るため、両者１１，２は複数本のボルト１３及び
ナツト１４で結合されている。同ナツト１４は第
１図に示すように多孔板１１とトレー２の内側に
入つていないため、多孔板１１はトレー２に対し
て移動可能であつて、ｌは一定でない。なお第１
図は多孔板１１の下側の圧力が上側の圧力よりも
大きく、多孔板１１が最上部に押上げられた状態
を示している。なお第３図に示す実施例では前記
第１図に示す実施例におけるボルト１３に多孔板
１１及び多孔板２の内側にもナツト１４′が螺着
され、多孔板１１とトレー２との間の距離ｌが一
定に保持されている。

また第４図に示す実施例ではボルト１３が固定
され、多孔板１１のみボルト１３を案内として移
動するように構成されている。

更にまた第５図に示す実施例ではボルトの代り
に撚線１５を使用して、多孔板１１の微小移動の
み許容しうるように構成されている。

図示の実施例は前記したように構成されている
ので、トレー２の小孔６から入つたガス体によつ
て生成される渦が多孔板１１によつて崩され、ト
レー２に対する励振力が弱められるとともに、多
孔板１１によつて液体のスロツシングに対する減
衰効果が生じ、スロツシングの発生が抑止され
る。

また前記多孔板１１はトレー２の上下間差圧に
対する圧損を増大せしめ、上下間の圧力干渉を減
少せしめることによつてトレー２の振動を低減せ
しめ、またトレー２の小孔６で生じる泡の生成の
周期性を乱し、トレー２の強い自励振動発生を抑
制する。

かくしてトレー２の振動減衰能が増大すること
によつて、タワー内の中間領域８における渦や泡
の生成との連成が断たれ、ロツクインを伴なう激
しい自励振動の発生が抑制され、このためトレー
２自体の振動レベルは大幅に減少し、トレー２の
機械的許容強度範囲内に納められ、タワーの安全
運転が確保される。

なお多孔板１１は広さ方向に２枚以上分割して
配設してもよく、また２枚以上重ねて配設したも
よい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るトレーの制振構造の一実
施例を示す縦断面図、第２図はその要部平面図、
第３図乃至第５図は夫々多孔板の取付部の各例を
示す縦断面図、第６図は従来の吸収塔の部分縦断
面図、第７図は第６図の矢視−図、第８図は
前記吸収塔のトレー部分の縦断面図、第９図及び
第１０図並に第１１図は夫々トレーの振動モード
を示す説明図、第１２図はトレーの小孔を通るガ
ス体の平均流速とトレー振動数との関係を示す図
表である。 １……タワー、２……トレー、１１……多孔
板。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. タワー内に多段に配設されたトレー上に、上下
   のトレー間隔より高さが低い一双の堰を立設し、
   トレー上における同一双の堰間に形成された、タ
   ワー内に送入された液体とガス体との接触領域
   に、多数の小孔を穿設するとともに、同接触領域
   内に液体中に没するように多孔板を前記トレーの
   面とほぼ平行に配設してなることを特徴とするト
   レーの制振構造。