专利名称：吸附柱的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种吸附柱(sorption column)，其中所述吸附柱具有用于容纳固体静止吸附剂的桶形壳体、用于使待净化的废气进入壳体中的入口、和用于使被净化的废气排出壳体外部的出口，所述入口和出口均设置有球阀。
背景技术：
这种吸附柱是公知的。基座部分固定在车上，填充有吸附剂并且具有头部的柱设置在所述基座部分上。在所有情况中，基座部分和头部具有管道承口(pipe socket)作为废气入口和废气出口，所述管道承口设置有凸缘用于固定球阀。
然而，已知的吸附柱在实践中不适于净化具有有毒物质的废气，例如磷化氢或者砷化氢。为了这个目的，当吸附剂通过有毒物质负荷被用尽时，吸附柱必须被运送到特殊的废物处理设备。这需要使用被批准用于运输危险材料的容器，也就是特别具有高断裂强度的容器。对于已知的吸附柱，如果仅因为具有球阀的管道承口，其中所述球阀从壳体突出远离的距离大致与容器的直径相对应，那么不满足这个要求。
对于已知的吸附柱，吸附柱中装填的吸附剂因此必须被倒入被批准的运输容器中。然而，这涉及相当大的风险，也就是在废气连接装置被开启之后，不只是由于空气中的湿气进入吸附柱中，这会导致有毒气体的释放，有毒气体可能会逸散。
EP 0497328B1公开了一种吸附柱，其包括至少三个模块，即基座部分、具有吸附剂的桶状部、和头部。基座部分和头部设置有废气连接件。在所有情况中，桶状部在盖子和底部中具有阀门，其与头部或基座部分中的阀门配合在一起，从而将基座部分连结到头部。当吸附剂被耗尽时，桶状部从基座部分和头部分离，从而闭合阀门并且允许桶状部被处理。
这种吸附柱已经证明是有用的。然而，当桶状部从基座部分和头部分离时，有毒气体可以逸散。同样，当来自废气的物质沉积在阀门上时，不能保证配合阀门的可靠闭合。
发明内容
本发明的问题是提供一种能够可靠闭合、结构简单的吸附柱，其具有高的断裂强度。
这通过根据本发明的吸附柱获得，该吸附柱具有用于容纳固体静止吸附剂的桶形壳体、用于使待净化的废气进入壳体中的入口、和用于使被净化的废气排出壳体外部的出口，所述入口和出口均设置有球阀，其特征在于，在所有情况中，壳体的圆周壁在壳体底部和壳体盖子的区域中具有凹部，用于接纳废气入口处的球阀和废气出口处的球阀。本发明的有利的实施例在从属权利要求中给出。
根据本发明，吸附柱具有桶形的壳体。在所有情况中，壳体圆周壁在壳体底部和壳体盖子的区域中设置有至少一个凹部，用于接纳位于入口处和出口处的球阀，所述入口用于使待净化的废气进入壳体中，所述出口用于使被净化的废气排出壳体外。因此具有球阀的废气入口和废气出口受到保护。本发明的吸附柱因此可以承受断裂和抛掷(throwing)测试，用于危险材料的运输容器经过该测试才能被批准。
市场上销售的球阀通常利用壳体构造，所述壳体在每个端壁上利用端板密封，所述端板具有用于流体的通孔。球同样设置有通孔，当球阀开启时，球的通孔与端板中的通孔对齐。为了关闭球阀，球利用一轴被旋转90度，所收轴紧密地安装在球阀壳体中。为了装配，端板例如通过螺栓被朝着彼此收紧，从而挤压设置在球、球阀壳体和一个及另一个端板之间的两个密封环，在一定面积上紧靠所述球。球阀因此特征在于高度密封和可靠性。
球阀设置有用于废气供应管或废气排出管的连接装置。连接装置例如可以通过朝向开口的球阀的端板上的通孔上的凸缘形成，其可压靠在废气供应管或者废气排出管上的凸缘上，例如利用弹簧，可选地具有位于其间的环形密封件。相反，可以设置插头连接装置，例如球阀的端板上的通孔上的衬套，管道承口插入所述衬套中，其中一个或多个密封环位于管道承口的圆周上。连接装置例如还可以用另一种方式与废气供应管或者废气排出管形成为螺纹连接。
为了获得最优的保护，连接装置同时设置成使得被移动到凹部中。也就是说，它可以与吸附柱的壳体圆周壁平齐，但是不应当向外突出超过它。
吸附柱的壳体圆周壁在凹部的区域中可具有收缩或者环形槽，用于接纳球阀。因此，具有连接装置的球阀可以设置成使得相对于壳体圆周壁甚至被进一步向内移动。同时，环形槽获得了桶形部的另外的加强，如同加强筋(bead)。
凹部的长度优选沿着圆周方向大于沿着轴向方向它的高度。因此，用于致动所述球的轴可以设置成使得横向地即水平地突出到球阀壳体外的凹部中。
优选的是，凹部由一凹窝形成，所述凹窝插入吸附柱的壳体圆周壁中的凹处中。为了这个目的，凹窝可以在它的开口处气密地焊接到壳体圆周壁。
朝向吸附柱内部的凹窝的壁优选形成为板，所述壁设置有废气通道，球阀固定到所述板。
球阀的两个环形球密封件中的一个优选设置在凹窝的所述盘形壁、球和球阀壳体之间。所述盘形壁因此代替普通球阀的一个端板。这另外显著降低了球阀的总重量。
然而，第二环形球密封件优选设置在球、球阀壳体和球阀的端板之间，所述端板朝向凹窝的开口。因为所述端板允许装配球阀，因此球阀壳体和凹窝的盘形壁可以形成为一体件，所述盘形壁朝向吸附柱的内部。因为凹窝优选还与所述盘形壁形成为一体件，因此凹窝和球阀壳体形成一体件，其可以作为整体插入吸附柱的壳体圆周壁中的凹部中。这有助于装配，并且获得了高度的密封。由于相同的原因，朝向凹窝开口的球阀的端板和设置在其上的连接装置优选同样形成为一体件，所述连接装置用于废气供应管或者废气排出管。
为了将球阀固定在凹窝的盘形内壁上并且为了将盘形内壁和朝向凹窝开口的端板夹持在一起，可以设置夹持螺栓。夹持螺栓可以形成为具有螺纹的螺栓，其穿透朝向凹窝开口的端板和凹窝的盘形壁，从而螺母可以拧在螺栓的端部上，所述端部突出到端板外并且突出到盘形壁外，从而夹持位于球阀壳体的两个端壁上的板。同样，螺栓的一端可以拧到凹窝的盘形壁或者所述端板中的塞孔中，并且可选地通过焊接的罩被气密密封。
为了施加致动球阀所需要的扭矩，优选使用长的致动杆。从而突出到凹部外远处的致动杆可以被拆除用于运输吸附柱，它优选可拆地连接到球阀的球阀轴。为了这个目的，球阀轴的自由端例如可以形成为多边形，致动杆在其上滑动。
为了避免当球阀将开启或者闭合时必须在致动杆上重复滑动冲击多边形，凹部的开口的尺寸被设计成使得球阀轴可通过致动杆旋转至少90度。也就是说，在横向延伸远离球阀壳体的水平球阀轴的区域中，凹部或者凹窝的开口必须具有足够的高度以允许球阀轴利用致动杆被旋转至少90度。
球阀的球阀轴优选具有标记物等用于指示球阀的开启和闭合位置。为了这个目的，例如可以将一盘形件不可旋转地设置在球阀轴上，所述盘形件设置有相对应的显示内容，例如“闭合”和“开启”，所述显示内容在闭合和开启位置中可见。
另外，可以设置一种用于固定球阀的闭合位置和/或开启位置的装置。固定装置例如可以通过杆或者类似的锁定元件形成，所述锁定元件例如与不可旋转地设置在球阀轴上的盘形件中的开口接合，所述盘形件例如所述标记盘形件。
凹部另外可在其中设置一个或多个气密设置的并且可选自闭合的连接装置，所述连接装置通向吸附柱的内部。例如，一管道可以从这种连接装置通向吸附剂中以使得可以通过气体采样来以某一水平检测吸附剂消耗到什么程度。
如果具有用于废气入口的球阀的下部凹部中的盘形壁和具有用于废气出口的球阀的上部凹部的盘形壁具有这种连接装置，那么入口和出口之间的压差可以被测量。同样，吸附柱内的温度可以通过凹部中的所述连接装置被控制，例如通过吸附柱内的冷却盘管，例如通过所述连接装置向所述冷却盘管供应冷却水。另外，例如观察镜可以设置在所述凹部中。
凹部的开口优选通过盖子闭合。因此保护凹部防止土粒。同时，盖子还阻碍沉积物，所述沉积物可能通过废气中的混合物的分解形成在球阀的朝向外部的连接装置中。盖子优选可固定到球阀上的用于废气供应管或废气排出管的连接装置上。连接装置因此例如可具有凸缘，并且盖子利用弹簧卡子设置在它的内侧上，弹簧卡子可以在凸缘上滑动并且在滑动(slipped-on)状态中接合在它后面，从而迫使盖子紧靠壳体圆周壁以密封所述凹部。
下面，通过参考附图并且通过实例，将对本发明进行更详细的描述。附图中图1是吸附柱的透视图，其中一部分被切除；图2是吸附柱的侧视图，其中部分被断开；图3是根据图2的放大的详细结构A；图4示出了凹部，其中示出了吸附柱的壳体的底部区域中的球阀的平面图以及右侧和左侧上的剖视图；图5是穿过根据图4的球阀的放大的纵向剖视图；和图6和图7是用于凹部的盖子的剖视图和平面图。
具体实施例方式
根据图1和图2，吸附柱包括桶形的壳体1，壳体1具有柱形圆周壁2、底部3和盖子4。底部3和盖子4均在圆周边缘上设置有边沿5、6。因为边沿5的直径大于边沿6，因此吸附柱可以使另一个吸附柱安全地堆叠在其上。
在所有情况中，在底部3和盖子4的区域中，圆周壁2具有环形槽7、8。每个环形槽7、8在其中设置有凹部9、10，球阀11、12设置在所述凹部中，用于使待净化的废气进入吸附柱的底部区域中并且使被净化的废气排出盖子区域外。在环形槽7上方和环形槽8的下方，穿孔板13、14或类似的可穿透的壁设置在壳体1中。固体吸附剂(图中未示出)设置在穿孔板13、14之间。
为了允许盖子4被拆除用于填充吸附柱和排空吸附柱，壳体的圆周壁2在环形槽8的下方被分隔。根据图3，为了这个目的，环形密封件17设置在边沿15和边沿16之间，所述边沿15位于壳体圆周壁的下部上，边沿16位于具有盖子4的部分上并且接合在边沿15上方。张力圈18设置在边沿15、16周围，所述边沿15、16设置在彼此上，从而将边沿15、16牢固地挤压在一起以确保高度密封。
图4和图5仅示出了处于吸附柱的底部区域中的废气入口，但是盖子区域中的废气出口相同地形成，从而下面对图4和图5的描述可以相同地应用到盖子区域中的废气出口。
根据图4和图5，球阀11具有废气连接装置19即凸缘，具有凸缘的废气供应管(未示出)可连接到所述废气连接装置19以形成凸缘连接。连接装置19设置成使得相对于吸附柱的壳体圆周壁2被移动到凹部9中，也就是它相对于环形槽7的槽底部7’向内移动。
特别如图4中的侧视图所示，球阀11设置在凹部9中从而被横向移动即向左移动，从而球阀11的轴21在凹部9中水平地横向延伸远离球阀11。
凹部9被插入壳体圆周壁2中的凹处(recess)22中。为了这个目的，壳体圆周壁2设置有围绕凹处22的框架23。凹部9基本形成为矩形凹窝(pocket)。凹部9包括板24和连接部25，板24形成朝向吸附柱内部的壁，连接部25形成板24和框架23之间的凹窝的区域。连接部25具有凸缘26，凸缘26例如焊接到框架23。
根据图5，球阀11具有壳体27，壳体27在一侧通过板24封闭，并且在朝向凹窝开口28的一侧上通过端板29封闭。板24和端板29均具有通孔30、31，当球32处于图5所示的开启位置时，所述通孔30、31与球32的通孔33对齐。球32不可旋转地连接到轴21，所述轴21紧密地安装在球阀壳体27中以允许球32在图5所示的开启位置和旋转90度的闭合位置之间旋转。在球32、球阀壳体27和板24或端板29之间，在所有情况中都设置有环形密封件34、35，所述密封件在一定面积上(areally)压靠在球32上。板24和端板29被螺栓36、37夹持在一起，从而图5仅示出了螺栓的头部，并且没有示出螺栓体。
为了致动球阀21，设置了致动杆38，致动杆38可以不可旋转地在球阀轴21的自由端上滑动，例如通过多边形的连接。从图4清楚可见，凹部9的开口28的尺寸设计成使得球阀轴21可利用致动杆38旋转90度。
例如盘形的显示装置39不可旋转地设置在球阀轴21上以指示球阀11的开启和闭合位置。为了这个目的，显示装置39例如可以在边缘39’上设置有“闭合”的标记并且在边缘“39”上设置“开启”或者相对应的标记。
如图4所示，板24具有多个连接装置40到42以及观察镜43，所述连接装置例如用于从吸附柱的内部采样空气、测量压力等。
管道承口44从板24中的通孔30延伸，所述承44突出到壳体1的内部中，例如扩散器(diffuser)可以在其上滑动。
板24中用于螺栓36、37的塞孔(taphole)通过气密焊接金属罩45、46被封闭(图5)。
连接部25、板24和球阀壳体27也可以形成为一体件。
致动杆38也可以是由两部分构成的结构，即具有连接到球阀轴21并且最大延伸直达槽底部7’的部分、以及突出到槽7的外部的延伸部分。另外可以通过齿轮例如齿轮传动装置来致动球阀轴21。
图4在左侧上示出了处于闭合位置中的球阀11并且在右侧上示出了处于开启位置的球阀11。特定的位置可以通过凹口等固定，例如螺栓47与板39中的凹处48、49中的一个接合。
凹部9的开口28可由盖子51闭合，盖子51在图6和图7中示出。因此保护凹部9防止土粒。同时，盖子防止通过废气的分解在与贯通的开口31的连接部中产生沉积。
为了这个目的，盖子51在内侧上具有对中件52，对中件52被插入开口31中用于闭合。在对中件52的两侧上设置有爪部53、54，所述爪部接合在凸缘19后面，用于闭合开口31。爪部53、54可利用夹持杆55操作，所述夹持杆55连接到盖子51的外侧。O形环56设置在对中件52的圆周上，用于可靠地密封贯通的开口31中的死体积(dead volume)。
另外，安全突起57设置在盖子51的内侧上，所述突起57形成用于与板39上方的凹部9接合。因此，当板39处于该位置时，如图4中左侧所示，盖子51可以仅被设置在凹部9的开口28上，其中球阀11被闭合。
盖子51具有凸缘58，用于紧靠框架23的区域中的吸附柱配合。
权利要求
1.一种用于废气净化的吸附柱，具有用于容纳固体静止吸附剂的桶形壳体(1)、用于使待净化的废气进入壳体(1)中的入口、和用于使被净化的废气排出壳体(1)外部的出口，所述入口和出口均设置有球阀(11，12)，其特征在于，在所有情况中，壳体的圆周壁(2)在壳体底部(3)和壳体盖子(4)的区域中具有凹部(9，10)，用于接纳废气入口处的球阀(11)和废气出口处的球阀(12)。
2.如权利要求1所述的吸附柱，其特征在于，废气入口处的球阀(11)和/或废气出口处的球阀(12)具有用于废气供应管或废气排出管的连接装置(19)，连接装置(19)设置成相对于壳体圆周壁(2)被移动到凹部(9，10)中。
3.如权利要求1或2所述的吸附柱，其特征在于，壳体圆周壁(2)在凹部(9，10)的区域中具有用于接纳球阀(11，12)的环形槽(7，8)。
4.如上述权利要求中任一项所述的吸附柱，其特征在于，球阀(11，12)的轴(21)在凹部(9，10)中横向延伸远离球阀(11，12)。
5.如上述权利要求中任一项所述的吸附柱，其特征在于，凹部(9，10)通过插入环形槽(7，8)的凹处(22)中的凹窝形成。
6.如权利要求5所述的吸附柱，其特征在于，朝向壳体(1)的内部的凹部(9，10)的壁形成为板(24)，板(24)设置有通孔(30)。
7.如权利要求6所述的吸附柱，其特征在于，球阀(11，12)的两个球密封件(34，35)中的一个设置在球(32)、球阀壳体(27)和凹部(9，10)的盘形壁(24)之间。
8.如权利要求2或7所述的吸附柱，其特征在于，另一个球密封件(35)设置在球(32)、球阀壳体(27)和端板(29)之间，所述端板朝向凹部(9，10)的开口(28)，用于废气供应管或者废气排出管的连接装置(19)设置在所述端板上。
9.如权利要求7或8所述的吸附柱，其特征在于，球阀壳体(27)和盘形壁(24)或具有连接装置(19)的端板(29)形成为一体件，其中连接装置(19)用于废气供应管或者废气排出管。
10.如权利要求8或9所述的吸附柱，其特征在于，端板(29)和用于废气供应管或废气排出管的连接装置(19)形成为一体件。
11.如权利要求6-10中任一项所述的吸附柱，其特征在于，夹紧螺栓(36，37)设置用于将球阀(11，12)固定在凹部(9，10)的盘形内壁(24)上，并且用于将盘形内壁(24)和位于球阀壳体(27)的另一端壁上的端板(29)夹持在一起，其中所述端板(29)具有连接装置(19)。
12.如上述权利要求中任一项所述的吸附柱，其特征在于，设置可拆地连接到球阀(11，12)的球阀轴(21)的致动杆(38)。
13.如权利要求12所述的吸附柱，其特征在于，凹部(9，10)的开口(28)的尺寸设计成使得球阀轴(21)可利用致动杆(38)旋转至少90度。
14.如权利要求12或13所述的吸附柱，其特征在于，球阀轴(21)设置有显示装置，所述显示装置指示球阀(11，12)的开启位置和闭合位置。
15.如权利要求1所述的吸附柱，其特征在于，设置用于固定球阀(11，12)的闭合位置和/或开启位置的装置。
16.如权利要求6所述的吸附柱，其特征在于，壳体(1)的内部中的连接装置(40-42)设置在凹部(9，10)中，用于气体采样、压差测量、温度控制等。
17.如权利要求1所述的吸附柱，其特征在于，凹部(9，10)的开口(28)通过一盖子闭合。
18.如权利要求2或17所述的吸附柱，其特征在于，盖子可拆地固定到球阀(11，12)的连接装置(19)，连接装置(19)用于废气供应管或者废气排出管。
19.如权利要求6所述的吸附柱，其特征在于，突出到壳体(1)的内部中的管(44)可连接在凹部(9，10)的盘形内壁(24)的内侧上。
20.如权利要求1所述的吸附柱，其特征在于，壳体圆周壁(2)在凹部(10)的下面被分隔用于移除壳体的盖子(4)，所述凹部(10)用于接纳球阀(12)。
全文摘要
一种用于净化废气的吸附柱具有用于容纳固体静止吸附剂的桶形壳体(1)、用于使待净化的废气进入壳体(1)中的入口和用于使被净化的废气排出壳体(1)外的出口。在所有情况中，在壳体底部(3)和壳体盖子(4)的区域中，壳体圆周壁(2)设置有凹部(9，10)，用于接纳废气入口处的球阀(11)或废气出口处的球阀(12)。
文档编号B01D53/04GK101091862SQ20071009664
公开日2007年12月26日 申请日期2007年4月19日 优先权日2006年4月20日
发明者埃德蒙·梅尔佐 申请人:Cs清洁系统公司