一种模块化试验塔装置的制作方法

涉及一种应用于小型化工机械教学领域中的化工塔器设备。

背景技术：

在过程工业领域，塔设备因其具有大通量、低压降、高效率等特点，被广泛应用于各种生产装置及单元操作中。此外，塔设备还是整个过程系统中，影响系统效益，决定系统能耗和产品质量的关键设备之一，因此，塔设备在化工实验室中往往有着举足轻重的地位。但如今现有试验用塔设备多针对某一特定试验过程开发，而且有设备体积较大、重量大、拆装难、移动不便、实验前基础准备工作量大、试验耗时较长的缺点。这种塔器设备运转、实验、工作虽然费时费力，但尚可以完成实验。但随着科技的不断发展和人们需求的提高，这样的塔器设备在实验室中已经无法承担实验室内的需求。此外虽然塔设备结构较为简单，结构容易被学生理解，但是在实验室中，常规的实验化工塔器无法让学员清楚地了解实验塔器内部的构造，只是粗略地懂得对塔器进行某种特定实验的步骤，无法满足学习目的和提高学生学习兴趣，培养学生积极性、增加老师课堂趣味性的要求。

技术实现要素：

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本实用新型提供一种模块化试验塔装置，该种装置将塔设备化整为零，对塔设备划分并设计出一系列功能模块，各模块之间既相互独立、又互为联系。通过对塔模块的调试与更换实现对试验塔的自动控制、自我调节，使实验塔在节能、高效、省时方面有所突破，并让塔设备变得灵活、轻便，可自由组装，在保证塔设备工作效率的基础上，增强教学趣味性，培养学生学习热情。

本实用新型的技术方案是：本种模块化试验塔装置，包括作为塔顶的封头和带有裙座的塔底，其独特之处在于：

位于封头和塔底之间的塔节包括若干个塔节模块，所述若干个塔节模块之间通过螺纹连接件连接。

所述塔节模块为圆筒状，两端开有外螺纹；所述螺纹连接件为带有肋板的环形体，其内壁开有与所述塔节模块两端外螺纹相配合的连接内螺纹；并且，在所述螺纹连接件的环形外壁上固定有至少三组定位机构，每组定位机构均包含定位螺母、旋杆和l形的定位销，所述旋杆的外螺纹与定位螺母的内螺纹相配合，所述旋杆的底端与定位销固定连接，当所述旋杆沿定位螺母的中心线旋入时，所述定位销沿所述螺纹连接件的径向移动，所述移动方向朝向所述螺纹连接件的圆心。

所述若干个塔节模块包括可放置填料压板和填料支撑板的填料塔节；亦包括可放置液体分布器和o形密封圈的用于安装液体分布器的塔节；亦包括带有进出料口的进出料塔节。

进一步的，为了便于吊装，在封头上固定连接有起吊环，此外，还开有用于和螺纹连接件连接的封头螺纹，这样，封头和下面的塔节模块之间也可以通过螺纹连接件连接。

另外，还可以进一步地对塔底进行改造，即将塔底变为开口朝上的椭圆封头，开口端亦开有用于和螺纹连接件连接的封头螺纹；椭圆封头的底端引出一根两端带连接螺纹的弯头，所述弯头连接带出料口的螺纹管；塔底卡入裙座的支撑板所形成的环形空间内；裙座的环形水平板上开有螺栓孔，用于旋入地脚螺栓。

本实用新型具有如下有益效果：本装置将塔设备化整为零，将试验塔分成几大模块。实验室环境下可根据不同试验要求选取不同数量和结构的模块进行组装，从而达到实验目的。另外，裙座下配有可旋入地脚螺栓的螺栓孔，因此可与移动设备相连接固定，移动方便，安装简单，可以实现实地实验，预防实验室数据与实际情况不符出现的种种问题。由于填料塔和板式塔的相似性，应用本装置后，只要拥有数量足够的塔件模块便可跨越塔器种类进行实验，例如：当进行填料实验时，常规塔节为填料段塔节，利用压板和支撑板将填料封装于填料段中，以塔节长度，即填料数量为因变量进行填料实验。而需要进行板式塔试验时，可更换所需的板式塔塔节模块，利用单一变量法可测试不同类型塔板或不同板间距对同一试验的影响，从而方便且快速得到最优的结果。

此外，本种模块化试验塔装置所具有的可拆卸性和自主搭建性，会给实验室的学生带来极大的学习热情和学习效率的提高，提高老师的课堂趣味性。

综上所述，本实验塔设备结构简单，设计巧妙，易于拆卸和安装，且模块化设计的每个模块可多次使用符合经济性原则。这种设计既保证塔工作效率又能实现塔操作的灵活性，还可以增加学生学习效率与趣味性，具有较大实用价值。

附图说明：

图1是本实用新型的三维结构示意图。

图2是本实用新型搭建完成后，两塔节连接内部结构示意图。

图3是本实用新型的标准封头的结构示意图

图4是本实用新型的塔节模块的结构示意图。

图5是本实用新型所述的螺纹连接件的结构示意图。

图6是本实用新型所述的进出料塔节的结构示意图。

图7是本实用新型所述的液体分布器的结构示意图。

图8是本实用新型所述的改进后的塔底结构示意图。

图9是本实用新型所述的裙座结构示意图。

图10是本实用新型所述定位销处于工作状态的结构示意图。

图11是本实用新型所述定位销处于打开状态的结构示意图。

图12是本实用新型所述定位销的局部放大图。

图中1-封头，2-第一螺纹连接件，3-填料压板，4-填料塔节(内承填料或塔板)，5-第二螺纹连接件，6-液体分布器，7-o型橡胶密封圈，9-填料支撑板，10-进出料塔节，11-第三螺纹连接件，12-用于安装液体分布器的塔节，13-第四螺纹连接件，14-塔底，15-裙座，16-起吊环，17-封头螺纹，18-塔节模块两端外螺纹，19-定位螺母，20-肋板，21-连接内螺纹，22-定位销，23-椭圆封头，24-带螺纹的弯头，25-带出料口的螺纹管。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1至图9所示，本种模块化试验塔装置，包括作为塔顶的封头1和带有裙座15的塔底14，其独特之处在于：

位于封头1和塔底14之间的塔节包括若干个塔节模块，所述若干个塔节模块之间通过螺纹连接件连接。

所述塔节模块为圆筒状，两端开有外螺纹；所述螺纹连接件为带有肋板20的环形体，其内壁开有与所述塔节模块两端外螺纹18相配合的连接内螺纹21；并且，在所述螺纹连接件的环形外壁上固定有至少三组定位机构，每组定位机构均包含定位螺母19、旋杆和l形的定位销22，所述旋杆的外螺纹与定位螺母19的内螺纹相配合，所述旋杆的底端与定位销22固定连接，当所述旋杆沿定位螺母19的中心线旋入时，所述定位销22沿所述螺纹连接件的径向移动，所述移动方向朝向所述螺纹连接件的圆心。

所述若干个塔节模块包括可放置填料压板3和填料支撑板9的填料塔节4；亦包括可放置液体分布器6和o形密封圈7的用于安装液体分布器的塔节12；亦包括带有进出料口的进出料塔节10。

进一步的，可以在封头1上开有用于和螺纹连接件连接的封头螺纹17，并固定连接有起吊环16。

另外，还可以将塔底14变为开口朝上的椭圆封头23开口端亦开有用于和螺纹连接件连接的封头螺纹；椭圆封头23的底端引出一根两端带连接螺纹的弯头24，所述弯头连接带出料口的螺纹管25；塔底14卡入裙座15的支撑板所形成的环形空间内；裙座15的环形水平板上开有螺栓孔，用于旋入地脚螺栓。由于塔器进口与出口均是由带有螺纹的管道连接，因此可灵活地调节进口物料与出口物料，在需要进行开侧线的实验中，该模块化实验塔具有更卓越的功效。

在紧固塔节时，通过调节定位螺母19上的旋杆将定位销22向里推进，可利用定位螺母19有效控制螺纹预紧力，防止预紧力过大，导致螺纹失效。卸除螺纹连接件时，可反方向旋下，亦可以优先打开定位销22，反向旋动旋杆,，正向旋转连接件，将其移动到上一节塔节。

如图10-12所示，定位销22工作原理如下：当拆卸时，需要旋转螺柱打开结构22，防止连接件移动时被阻碍，继而可进行自由拆装。打开的方式：通过旋转螺柱深度改变结构22工作状态，旋进时，定位销向里侧行进，最终深处长度为5mm，旋出时，定位销向右侧移动，不影响塔设备的拆装。定位销的主要作用为：（1）防止连接件旋转过度。旋转过度时，会导致螺纹连接不充分，影响塔器的试验精度。（2）防止连接件旋转不到位。若连接件向上旋转不到位，无法保证密封圈的受力，若密封圈受到的预紧力不足够，则难以实现高效密封。