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Vorrichtung zur Änderung des engsten Querschnittes einer Expansionsdüse mit unveränderlichem
Durchmesser für Prallzerkleinerer.
Die Erfindung bezieht sich auf Luftstrahlprallzerkleinerer. Bei diesen wird das Arbeitsmittel in einer Expansionsdüse entspannt. Zwecks Beeinflussung der Leistung während des Betriebes ist schon die Veränderung des engsten Durchflussquerschnittes für das expandierende Arbeitsmittel vorgeschlagen worden. Dabei wurde vorgesehen, die Expansionsdüse während des Betriebes des Zerkleinerers aus- wechselbar zu machen. Damit ist aber die Aufgabe der Leistungsregelung nur in sehr ungenügender
Weise gelöst, indem eine stetige Veränderung des Düsenquerschnittes, wie-dies für eine genaue Anpassung der Leistung an den Bedarf erforderlich ist, unmöglich ist und fernerhin während des Überganges von einer Düse zur anderen Störungen der Arbeitsweise des Zerkleinerers auftreten müssen.
Von grosser Bedeutung ist ausserdem die durch Versuche gewonnene Erkenntnis, dass es für die Erhaltung eines guten Wirkungsgrades des Zerkleinerers wichtig ist, das Verhältnis des äusseren Düsendurchmessers zum Durchmesser des sogenannten "Mischrohres" unverändert zu erhalten, was bedeutet, dass der äussere Düsendurchmesser bei Veränderung des Durchflussquerschnittes konstant bleiben soll.
Erfindungsgemäss werden nun die Bedingungen des stetigen Verlaufes der Veränderung und der Konstanz des äusseren Durchmessers der Düse dadurch erfüllt, dass ein vorzugsweise kegelartiger Körper in der Achsrichtung der Düse verschiebbar angeordnet wird. Durch geeignete Formgebung dieses Körpers lässt sich die Regelung in weitem Bereiche verlustlos gestalten.
Gleichzeitig mit der Veränderung des engsten Durchflussquerschnittes kann auch eine an sich bekannte Änderung der dem Gasstrom ausgesetzten Oberfläche des Rohgutes durchgeführt werden, indem bei Einstellung auf kleine Leistung diese Oberfläche verkleinert wird.
Dies erfolgt zweckmässig dadurch, dass der verschiebbare. Körper mit dem Mischrohr des Prallzerkleinerers in Bewegungsabhängigkeit gebracht wird. Es kann damit beispielsweise der Vorteil verbunden werden, die Nulleistung des Zerkleinerers durch die Sehlussstellung des Mischrohres zu verwirklichen, wenn die Veränderung des engsten Durchflussquerschnittes der Düse entsprechend der Nulleistung aus konstruktiven oder andern Gründen vermieden werden soll mit Rücksicht auf die Betriebsverhältnisse des zugehörigen Verdichters.
(Unzulässige Drucksteigerung bei Verwendung von Kolben-oder Kapselverdichtern, Vermeidung der Pombage beim Schleuderverdichter.)
Bei der Anwendung der Vorrichtung gemäss der Erfindung auf einen Prallzerkleinerer für Brennstoffe in Verbindung mit einer Feuerung kann in vorteilhafter Weise der engste Durchflussquerschnitt selbsttätig in Abhängigkeit von der Temperatur der Feuergase verändert werden, beispielsweise zu dem Zweck, die Feuergastemperatur an irgendeiner Stelle konstant zu halten. Im Falle einer Dampferzeugungsanlage kann man die Veränderung des engsten Durchflussquerschnittes ausserdem auch selbsttätig in Abhängigkeit vom Druck, von der Temperatur oder von der Menge des erzeugten Dampfes vornehmen.
Man kann dadurch eine selbsttätige Anpassung der Brennstoffzufuhr in Abhängigkeit von einer der genannten Betriebsgrössen erreichen. Anstatt die Abhängigkeit nur von einer dieser Betriebsgrössen herzustellen, kann der engste Durchflussquerschnitt auch selbsttätig in gleichzeitiger Abhängigkeit von mindestens zwei der genannten Betriebsgrössen verändert werden. Der engste Durchflussquerschnitt kann aber auch schliesslich in Abhängigkeit von irgendeinem mit der Leistung des Antriebsmotors des zugehörigen Verdichters in Beziehung stehenden Betriebsgrösse selbsttätig verändert werden. Dabei kann die Leistung des Antriebsmotors selbst von Hand oder aber auch selbsttätig in Abhängigkeit von irgendeiner Betriebsgrösse veränderlich sein.
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Beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes zeigt die Zeichnung. Fig. 1 zeigt einen Prallzerkleinerer mit einem von Hand zu betätigenden Regelkörper zur Veränderung des Düsenquerschnittes. Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform für selbsttätige Betätigung des Regelkörpers in Abhängigkeit von irgendeiner Betriebsgrösse, und bei der Ausführung nach Fig. 3 finden eine selbsttätige Veränderung des engsten Durchflussquerschnittes unter Bewegungsabhängigkeit des Regelkörpers und des Mischrohres statt.
Wenn der Prallzerkleinerer mit einem Kolben-oder Kapselverdichter von konstanter Drehzahl verbunden ist, so muss der engste Querschnitt der Expansionsdüse zur Erreichung. kleinerer Leistung vergrössert werden. Im Falle der Verwendung eines Schleuderverdichters mit konstanter Drehzahl muss dagegen in umgekehrter Weise für die Erreichung kleinerer Leistungen auch der Düsenquerschnitt verkleiner werden. Unveränderliche Drehzahl führt (insbesondere bei Antrieb durch Elektromotor) zu den einfachsten und billigsten Anlagen. Es können aber besondere Bedingungen vorliegen.
Handelt es sich beispielsweise um einen Prallzerkleinerer für Brennstoffe in Verbindung mit einer Feuerung, in welche die im Prallzerkleinerer entstehende Staubluft unmittelbar eingeblasen wird, so kann es von grossem Vorteil sein, die Menge dieser Staubluft unveränderlich oder nahezu unveränderlich zu erhalten, wie sich dies bei Verwendung eines Kapsel-oder Kolbenverdichters mit unveränderlicher Drehzahl in Verbindung mit der Querschnittsänderung gemäss der Erfindung von selbst ergibt. Es sind Kohlenstaubfeuerungsarten bekannt, bei welchen die Staubluft mit verhältnismässig grosser Geschwindigkeit in den Feuerraum so eingeführt wird, dass die Feuergase rotieren.
In diesem Falle kann es wünschbar oder sogar notwendige Forderung sein, dass zur Erhaltung der Rotation zum mindesten die Geschwindigkeit der Staubluft und demgemäss bei unveränderlich - angenommenem Querschnitt für die Staubluft am Brenner auch die Staubluftmenge wenigstens angenähert unveränderlich bleibt oder doch über ein gewisses Mass bei abnehmender Leistung nicht vermindert wird. Dies kann umsomehr von Bedeutung sein, wenn die übrige Verbrennungsluft ebenfalls nicht durch Querschnittsänderung am Brenner, sondern durch Drosselung oder Drehzahländerung des zugehörigen Verdichters der Belastung der Feuerung angepasst wird.
Bei Verwendung eines Schleuderverdichters kann den geschilderten Bedingungen entsprochen werden, wenn für die Verkleinerung der Leistung der Düsenquerschnitt vergrössert und schliesslich eine Veränderung der Drehzahl des Verdichters durchgeführt wird. Soll Drehzahländerung umgangen werden, so kann auch Drosselung, vorzugsweise in der Saugleitung, in Frage kommen, wobei allerdings Verluste in Kauf genommen werden müssen. Es bleiben aber immerhin die erwähnten verbrennungstechnischen Vorteile bestehen.
In Fig. 1 ist 1 das Gehäuse eines Prallzerkleinerers, an das unten die im Durchmesser unveränderliche, düsenartige Öffnung 2 angeschlossen ist. In der Achse dieser Öffnung steht der Dorn 3, welcher vermöge Gewinde 4 und zugehöriger Mutter 5 durch Betätigung des Handrades 6 verschoben werden kann. 7 ist der Eintrittsstutzen für das von einem Verdichter geförderte und gegebenenfalls in einem Wärmeaustauscher erwärmte Gas. 8 ist das in der Düsenachse stehende Mischrohr, durch welches das - von dem auf verhältnismässig grosse Geschwindigkeit gebrachten Gas bei 9 entnommene Rohgut gegen den Prallkörper 10 geschleudert wird.
Das Rohgut tritt bei 11 in den Prallzerkleinerer ein und häuft sich dort in der in der Zeichnung angegebenen Art. 12 sind Schaufeln, welche eine Sichtung des erzeugten Staubes bewirken, derart, dass zu grobes Gut wieder auf das Rohgut zurückfällt. Bei 13 tritt das eingeführte Gas mit dem erzeugten Staub gemeinsam aus.
In Fig. 2 wird der engste Querschnitt gebildet durch die an sich unveränderliche Düse 20 in Verbindung mit einem verschiebbaren Dorn 21. Dieser steht durch die Stange 22 in Verbindung mit einem Kolben 23, der in einen Zylinder 24 läuft und einerseits unter der Wirkung der z. B. verstellbaren Feder 25 steht ; anderseits kann er durch die Verbindung 26 unter den Einfluss irgendeiner Betriebsgrösse gestellt sein und somit in Abhängigkeit von dieser Betriebsgrösse den engsten Durchflussquerschnitt nach einem gewollten Gesetz verändern. Um die Vorrichtung einem gewollten Gesetz anzupassen, steht vor allem auch die Formgebung des Dornes 21 zur Verfügung. Als Beispiel sei folgender Fall besprochen : In dem Prallzerkleinerer wird Kohlenstaub erzeugt, der in die Feuerung einer Dampferzeugungsanlage unmittelbar eingeblasen wird.
Der den Prallzerkleinerer antreibende Verdichter sei ein Schleuderverdichter, welcher von einer Gegendruckturbine von verhältnismässig kleiner Leistung angetrieben wird. Die Kraftabgabe dieser Turbine sei wenigstens angenähert proportional dem Dampfdruck vor den Expansionsdüsen dieser
Turbine. Verbindet man den Düsenraum der Dampfturbine mit 26, so steht die Grösse des engsten Quer- schnittes im Prallzerkleinerer in Abhängigkeit von diesem Drucke und dadurch in mittelbarer Abhängigkeit von der aufgenommenen Leistung des Schleuderverdichters.
Wird beispielsweise an der Dampfturbine von Hand oder auch selbsttätig in Abhängigkeit von irgendeiner Betriebsgrösse der Dampferzeugungs- anlage eine kleinere Leistung eingestellt, so sinkt der Druck über dem Kolben 23, die Feder drückt den
Dorn 21 nach oben, wodurch der engste Durchflussquerschnitt verkleinert wird. Dies kann bei unveränder- licher Drehzahl des Schleuderverdichters aber auch in weitem Bereiche bei veränderlicher Drehzahl die erwünschte Einstellung sein. Wünscht man dagegen in der Feuerung möglichst hohe Geschwindigkeiten,
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so wäre die Vorrichtung insoweit umgekehrt einzurichten, dass die Feder 25 über dem Kolben 23 angeordnet, während der Druck im Düsenraum der Dampfturbine unter dem Kolben wirken würde.
In Fig. 3 ist 30 die an sich unveränderliche Durchflussöffnung, in welcher der Dorn 31 coaxial verschiebbar angeordnet ist. An der ihn tragenden Stange 32 ist ein Kern 33 angebracht, welcher in einem Solenoid 34 axial beweglich angeordnet ist. Dieses Solenoid kann beispielsweise unter dem Einfluss des aufgenommenen Motorstromes des zum Prallzerkleinerer gehörigen Verdichters stehen, derart, dass der engste Durchflussquerschnitt der Düse in Abhängigkeit von der an dem genannten Elektromotor eingestellten Belastung sich verändert.
Das coaxial zur Düse 30verschiebbar angeordnete Rohr 35, welches durch Rippen geführt ist, steht durch das Gestänge 37, 38, 39, welches sich auf die festen Drehpunkte 40,
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querschnitt das Rohr sich nach unten bewegt und dadurch die dem Gasstrom ausgesetzte Oberfläche des Rohgutes verkleinert. Die Anordnung kann so getroffen sein, dass in der untersten möglichen Stellung der Einrichtung das Rohr 35 die Kohlenzufuhr ganz abschliesst.
Als eine weitere konstruktive Ausführungsform der selbsttätigen Veränderung des engsten Düsenquerschnittes sei noch das Beispiel der Verbindung der Verstellvorrichtung für diesen engsten Querschnitt mit einem Thermostaten erwähnt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Änderung des engsten Querschnittes einer Expansionsdüse mit unveränderlichem Durchmesser für Prallzerkleinerer, gekennzeichnet durch Anordnung eines vorzugsweise kegelartigen in Achsrichtung der Düse verschiebbaren Körpers.