Die vorliegende Erfindung betrifft eine Förderanlage mit Förderschnecke an Feuerungsvorrichtung für mit zeitlich sich ändernden Volumengewichten anfallendes festes Brennmaterial, insbesondere Holzabfälle.
Um z. B. in Feuerungen eine tunlichst vollständige Verbrennung zu erzielen, muss der in den Feuerraum eingeführte Brennstoff mit der Verrennungsluftmenge in einem vorbestimmten, möglichst gleichbleibenden Verhältnis stehen. Die herkömmlichen Förderanlagen führen derartigen Feuerungen vermittels Förderschnecken ein bestimmtes Raumgewicht an Brennstoff zu. Da in den Brennstoffbunkern, denen die Förderschnecken den aus Holzabfällen bestehenden Brennstoff entnehmen, meistens unterschiedliche Arten derartiger Holzabfälle willkürlich, d. h. schlecht vermischt und oft in Schichten, anfallen, so z. B. leichte Hobelspäne und schweres Sägemehl, fördern diese bekannten Förderanlagen meistens in kurzen Abständen Brennstoffe mit stark wechselndem spezifischem Raumgewicht in die Feuerung.
Dem gleichen Feuerraum und der vorbestimmten Verbrennungsluftmenge steht deshalb eine stark wechselnde Brennstoffmengenzufuhr gegenüber. Die Feuerungen werden so wechselnd mit Brennstoff über- oder unterbelastet, die gute Vermischung der Verbrennungsgase mit der Verbrennungsluft tritt selten ein und die Feuerungstemperatur wird daher oft zu niedrig. Dies führt zu den sattsam bekannten, ungenügenden Verbrennungsanlagen, welche den Anforderungen für Umweltschutz nicht mehr genügen. Ferner besteht bei derartigen Anlagen die Gefahr eines Rückbrandes vom Feuerraum in den Spänebunker.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Ausbildung einer Förderanlage, welche diesen Nachteil weitgehend beseitigt, der durch das wechselnde Raumgewicht der Brennstoffe verursacht wird und welche Erfindung die Rückbrandsicherheit der Förderanlage verbessert.
Die erfindungsgemässe Förderanlage zeichnet sich aus durch eine Vorrichtung zum Ausgleichen der Volumengewichtsänderungen des festen Brennmaterials.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden anschliessend anhand rein schematischer Figuren erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Förderanlage mit vor dem Brennstoff-Kammerauslauf angeordnetem Schieber sowie einem durch einen zweiten Schieber abgedeckten Feuerraum.
Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Förderanlage der Fig.
1, mit herausgezogenem erstem Schieber und geöffnetem Feuerraum.
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Förderanlage analog Fig. 1, mit aufgedrücktem, erstem Schieber und einem Presskolben zum Vorpressen des Brennmaterials in der Presskammer.
Fig. 4 einen Grundriss der Förderanlagen gemäss den Fig. 1-3.
Die in den Figuren 1-4 dargestellten Förderanlagen weisen eine Förderschnecke 1 auf, welche in einem Fördertrog 2 gelagert ist. Der Fördertrog 2 setzt sich entweder direkt (gemäss den Fig. 1, 2 und 4) oder über einen Fallschacht 27 (gemäss Fig. 3) in einer Presskammer 4 fort. Die Presskammer 4 mündet in einen Feuerraum 3. Die Schnecke 1 endet vor der Presskammer 4. In dieser Kammer 4 wird das durch die Schnecke 1 geförderte Brennmaterial durch diese Schnecke 1 selbst oder durch einen Kolben 24 (Fig. 3) zusammengedrückt. Damit sich in der Kammer 4 kein unverschiebbarer Pfropfen bilden kann, ist die Kammer 4 gegen deren Ausgang hin konisch erweitert. Um die mit wechselndem Volumengewicht anfallenden Holzabfälle in der Kammer 4 zu pressen, befindet sich vor deren Ausgang ein Schieber 5, welcher die Kammer 4 gegen die Feuerraumseite hin abschliesst.
Diese Rolle 6, welche durch eine Feder 7 (Fig. 1 und 2) belastet ist, liegt am Schieber 5 an und hält ihn gegen die Kraft des in der Kammer 4 zusammenzupressenden Brennstoffes in Schliesslage. Zusätzlich oder anstelle der belasteten Rolle 6 kann ein Gegengewicht 25 (Fig. 3) vorgesehen werden. Durch Einstellung der Feder 7 bzw. des Gegengewichtes 25 kann die auf den Schieber 5 wirkende Presskraft je nach Bedarf verstellt werden, um das entsprechende Einstellen eines optimalen Raumgewichtes des Brennstoffes zu ermöglichen. Die Rolle 6 ist in einer Halterung 8, welche gleichzeitig teilweise den Feuerraum 3 abdeckt, und in einer Führung 9 verschiebbar gelagert. Der Schieber 5 ist in Führungen 10 und 11 und an einer Schubstange 12 eines Schubmotors 13 verschiebbar befestigt.
Die Schubstange 12 ist mit einem Haltering 14 versehen.
Beim Ausfahren der Schubstange 12 aus dem Schubmotor 13 drückt der Haltering 14 auf eine Feder 15, welche ihrerseits den Schieber 5 gegen das inzwischen aus der Kammer 4 ausgestossene Ende des Brennstoffzapfens schiebt. Das freie Ende des Schiebers 5 ist als Schneidkante ausgebildet, so dass beim Ausschieben des Schiebers 5 nach unten, der aus der Kammer 4 austretende Brennstoffzapfen am Ausgang der Kammer 4 abgetrennt und die Kammer durch den Schieber 5 geschlossen wird. Wenn beispielsweise der Schieber infolge eines Fremdkörpers im Brennmaterial dieses nicht durchschneiden kann, wird die Feder 15 zusammengepresst und es entsteht weder eine Blockierung des Schubmotors 13, noch eine bleibende Deformation oder ein Bruch eines Bestandtei les der Förderanlage. Der Schubmotor 13 seinerseits ist an einer Halterung 16 schwenkbar befestigt.
Über der Führung 9 zur Rolle 6 befindet sich ein Endschalter 17. Wird der Schieber 5 und damit die Halterung 8 aus durch den aus der Kammer 4 austretenden Brennstoff gegen den Druck der Feder 7 zurückgedrückt, so betätigt der Schieber 5 nach einer gewissen Ausschwenklage (Fig. 3) den Endschalter 17, welcher den Schubmotor 13 einschaltet. Zusammen mit diesem Schubmotor 13 schaltet ferner ein weiterer Schubmotor 23 ein, der einen mit ihm verbundenen, zweiten, den Feuerraum nach oben abschliessenden Schieber 18 zurückzieht, so dass der Zugang zum Feuerraum 3 frei wird.
Nach dem Hochziehen des Schiebers 5 wird dieser durch die Feder 7 bezüglich Schwenkwinkel wiederum in seine Schliesslage gepresst (Vertikallage nach Fig. 2), befindet sich aber über dem aus der Kammer austretenden Brennstoffpfropfen.
Der Schubmotor 13 ist derart eingestellt, dass der Schieber 5 nach dem Zurückschwenken in seine Normallage sofort wieder in die Ausgangslage vor dem Auslauf der Presskammer 4 gestossen wird und dabei den im Vorstehenden erläuterten Brennstoffzapfen abschneidet, welcher von oben in den Feuerraum 3 fällt.
Dieser Brennstoffnachschub setzt sich automatisch fort, bis der im Feuerraum angefüllte Brennstoff auf eine Schwenkklappe 19 drückt, welche über einen Hebel 20 einen Schalter 21 betätigt. Dadurch wird die Brennstofförderung solange unterbrochen, bis der Brennstoff entsprechend abgebrannt ist, worauf die Klappe 19 entlastet wird und erneut in ihre horizontale Ausgangslage zurückschwenkt.
Bei der Ausführung gemäss den Figuren 1 und 2 erfolgt sowohl die Förderung als auch das Pressen des Brennstoffes in der Presskammer 4 mittels der Schnecke 1, wogegen in der Ausführung gemäss Fig. 3 das Zusammenpressen des Brennstoffes auf ein möglichst einheitliches Volumengewicht durch den Kolben 24 vorgesehen ist.
Die geschilderte Anlage ist in ihrem Aufbau äusserst einfach und daher betriebssicher. Sie erlaubt trotz Anfallen unterschiedlicher Volumengewichte in die Förderanlage ein Zuspeisen weitgehendst konstanter Brennstoffmenge pro Zeiteinheit, so dass die Verbrennung mit optimaler Zusammensetzung erfolgen kann.
Der in der Förderanlage zusammengepresste Brennstoff bietet naturgemäss eine ausgezeichnete Sicherung gegen Rückbrand von der Feuerungsanlage her zurück in den Brennstoffbunker.
Gegenüber den herkömmlichen Förderanlagen sind speziell noch folgende Neuerungen erwähnenswert:
Das Anordnen einer Presskammer unmittelbar über dem Feuerraum zum einheitlichen Zusammenpressen unregelmässig und inhomogen anfallenden Brennstoffes, wobei das Zusammenpressen entweder direkt mit der Förderschnecke oder mittels eines speziellen Kolbens pneumatisch, hydraulisch, elektrisch oder mechanisch erfolgen kann.
Das Verdichtungsverhältnis des anfallenden Brennstoffes kann, von aussen leicht zugänglich, verändert werden.
Um ein Blockieren der Kammer nach erfolgtem Pressen des Brennstoffes zu verhüten, ist die Kammer gegen ihren Auslauf hin leicht konisch erweitert.
Beim Erreichen der entsprechend eingestellten Brennstoffdichte bzw. beim Auftreten der eingestellten Öffnungskraft, wird der Schieber, aus seiner Normallage ausgeschwenkt, nach oben gezogen, in seine Normallage zurückgeschwenkt und nach unten gestossen, wobei er mit der Schiebe-Schliessbewegung gleichzeitig den vorstehenden Brennstoffpfropfen vom übrigen Brennmaterial in der Kammer 5 abtrennt.
Durch Synchronisierung der Öffnungsbewegung des Abschlussschiebers 18 des Feuerraumes 3 und dem Ausstossen des Brennstoffes sowie der Bewegung des Schliess- und Schneideschiebers 5 ist der Feuerraum 3 mit dem Brennstoffbunker nur über eine sehr kurze Zeitspanne direkt verbunden.
Ein spezieller Fühler, als Klappe ausgebildet, stellt die Förderanlage ab, sobald der Feuerraum bis zu einem gewissen Brennstoffstand angefüllt ist. Nach Unterschreiten eines gewissen tieferen Standes schaltet die Brennstofförderung, gesteuert durch diese Klappe, wieder ein. Eine entsprechende federnde Verbindung zwischen Schubmotor und Schieber verunmöglicht eine Deformation dieser Teile infolge fester Fremdkörper in der Schneidebene des die Kammer schliessenden Schiebers, so dass eine Blockierung des Schubmotors ebenfalls nicht eintreten kann. Da in diesem Falle kein Brennstoff in den Feuerraum fällt, läuft die Brennstofförderung weiter und der Schieber wird, sobald der Fremdkörper aus der Kammer vollständig ausgestossen ist, den Brennstoffpfropfen durchschneiden.
Die Anlage kann nur derart geschaltet werden, dass, wenn die Förderanlage selbst still steht, der Kammerauslauf durch den Schieber auf jeden Fall abgedeckt ist.
Zum Unterschied zu den herkömmlichen Förderanlagen, welche pro Zeiteinheit eine eingestellte Volumenmenge mit variablem Volumengewicht fördern, ist es möglich, mit dieser beschriebenen Anlage eine eingestellte Volumenmenge mit praktisch gleichbleibendem Gewicht, d. h. einen Brennstoff mit gleichbleibendem Raumgewicht, zu erhalten und dem Feuerraum zuzuführen. Damit ist auch eine optimale Verbrennung praktisch ohne jegliche Rauchspuren gewährleistet.
Eine Überwachung der Brennstofförderung ist mit einer derartigen Förderanlage nicht mehr nötig. Da bei den bisher bekannten, rein volumetrisch fördernden Anlagen ein dauerndes Anpassen bezüglich Brennstoffmenge und Verbrennungsluftmenge zur Erreichung optimaler Verbrennungsverhältnisse nötig und sehr beschwerlich war, wurde diese Anpassung meistens nicht mit der nötigen Sorgfalt oder überhaupt nicht mehr durchgeführt. Hier schafft die vorliegende Erfindung Abhilfe.
The present invention relates to a conveyor system with a screw conveyor on a firing device for solid fuel material, in particular wood waste, which occurs with volume weights that change over time.
To z. B. to achieve as complete a combustion as possible in furnaces, the fuel introduced into the furnace must be in a predetermined ratio that is as constant as possible to the amount of combustion air. Conventional conveyor systems feed a certain volume of fuel to such furnaces by means of screw conveyors. Since in the fuel bunkers from which the screw conveyors take the fuel consisting of wood waste, mostly different types of such wood waste are arbitrary, i. H. badly mixed and often in layers, so z. B. light wood shavings and heavy sawdust, these known conveyor systems usually promote fuels with strongly changing specific density into the furnace at short intervals.
The same combustion chamber and the predetermined amount of combustion air are therefore faced with a strongly changing amount of fuel. The furnaces are alternately overloaded or underloaded with fuel, the combustion gases rarely mix well with the combustion air and the furnace temperature is therefore often too low. This leads to the well-known, inadequate incineration plants, which no longer meet the requirements for environmental protection. In addition, there is a risk of burn-back from the combustion chamber into the chip bunker in such systems.
The present invention aims to design a conveyor system which largely eliminates this disadvantage which is caused by the changing density of the fuels and which invention improves the burn-back safety of the conveyor system.
The conveyor system according to the invention is characterized by a device for compensating for the changes in volume weight of the solid fuel.
Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are then explained using purely schematic figures.
Show it:
1 shows a longitudinal section through a conveyor system with a slide arranged in front of the fuel chamber outlet and a combustion chamber covered by a second slide.
FIG. 2 shows a longitudinal section through the conveyor system of FIG.
1, with the first slide pulled out and the combustion chamber open.
3 shows a longitudinal section through a conveyor system analogous to FIG. 1, with the first slide pressed on and a plunger for pre-pressing the fuel in the pressing chamber.
4 shows a floor plan of the conveyor systems according to FIGS. 1-3.
The conveyor systems shown in FIGS. 1-4 have a conveyor screw 1 which is mounted in a conveyor trough 2. The conveyor trough 2 continues either directly (according to FIGS. 1, 2 and 4) or via a chute 27 (according to FIG. 3) in a pressing chamber 4. The pressing chamber 4 opens into a furnace 3. The screw 1 ends in front of the pressing chamber 4. In this chamber 4, the fuel conveyed by the screw 1 is compressed by this screw 1 itself or by a piston 24 (FIG. 3). So that no immovable plug can form in the chamber 4, the chamber 4 is conically widened towards its exit. In order to press the wood waste with changing volume weight in the chamber 4, there is a slide 5 in front of its exit, which closes the chamber 4 against the furnace side.
This roller 6, which is loaded by a spring 7 (FIGS. 1 and 2), rests against the slide 5 and holds it in the closed position against the force of the fuel to be compressed in the chamber 4. In addition to or instead of the loaded roller 6, a counterweight 25 (FIG. 3) can be provided. By adjusting the spring 7 or the counterweight 25, the pressing force acting on the slide 5 can be adjusted as required in order to enable the appropriate setting of an optimal volume weight of the fuel. The roller 6 is mounted in a holder 8, which at the same time partially covers the combustion chamber 3, and is slidably mounted in a guide 9. The slide 5 is slidably fastened in guides 10 and 11 and on a push rod 12 of a push motor 13.
The push rod 12 is provided with a retaining ring 14.
When the push rod 12 is extended out of the push motor 13, the retaining ring 14 presses on a spring 15, which in turn pushes the slide 5 against the end of the fuel pin that has meanwhile been pushed out of the chamber 4. The free end of the slide 5 is designed as a cutting edge, so that when the slide 5 is pushed out downward, the fuel pin emerging from the chamber 4 is cut off at the exit of the chamber 4 and the chamber is closed by the slide 5. For example, if the slide cannot cut through a foreign body in the fuel, the spring 15 is compressed and there is neither a blockage of the thrust motor 13, nor a permanent deformation or breakage of a constituent les of the conveyor system. The thrust motor 13, in turn, is pivotably attached to a bracket 16.
A limit switch 17 is located above the guide 9 to the roller 6. If the slide 5 and thus the holder 8 are pushed back against the pressure of the spring 7 by the fuel emerging from the chamber 4, the slide 5 is actuated after a certain pivoted position (Fig 3) the limit switch 17, which switches the thrust motor 13 on. Together with this thrust motor 13, a further thrust motor 23 is also switched on, which pulls back a second slide 18 connected to it, which closes the combustion chamber at the top, so that access to the combustion chamber 3 becomes free.
After the slide 5 has been pulled up, it is again pressed into its closed position by the spring 7 with respect to the pivoting angle (vertical position according to FIG. 2), but is located above the fuel plug emerging from the chamber.
The thrust motor 13 is set in such a way that the slide 5, after being pivoted back into its normal position, is immediately pushed back into the starting position before the outlet of the pressing chamber 4 and thereby cuts off the fuel pin explained above, which falls from above into the combustion chamber 3.
This fuel replenishment continues automatically until the fuel filled in the combustion chamber presses on a pivoting flap 19 which actuates a switch 21 via a lever 20. As a result, the fuel supply is interrupted until the fuel has burned down accordingly, whereupon the flap 19 is relieved and swings back again into its horizontal starting position.
In the embodiment according to FIGS. 1 and 2, the fuel is conveyed and pressed in the pressing chamber 4 by means of the screw 1, whereas in the embodiment according to FIG. 3 the compression of the fuel to a volume weight that is as uniform as possible is provided by the piston 24 is.
The system described is extremely simple in its structure and therefore reliable in operation. Despite the incidence of different volume weights in the conveyor system, it allows a largely constant amount of fuel to be fed in per unit of time, so that the combustion can take place with an optimal composition.
The fuel compressed in the conveyor system naturally provides excellent protection against burn-back from the combustion system back into the fuel bunker.
Compared to conventional conveyor systems, the following innovations are particularly worth mentioning:
Arranging a compression chamber directly above the combustion chamber for uniform compression of irregular and inhomogeneous fuel, whereby compression can be carried out either directly with the screw conveyor or pneumatically, hydraulically, electrically or mechanically using a special piston.
The compression ratio of the resulting fuel can be changed, easily accessible from the outside.
In order to prevent the chamber from blocking after the fuel has been pressed, the chamber is slightly flared towards its outlet.
When the corresponding set fuel density is reached or when the set opening force occurs, the slide is swiveled out of its normal position, pulled up, swiveled back into its normal position and pushed downwards, simultaneously removing the protruding fuel plug from the remaining fuel with the sliding and closing movement in the chamber 5 separates.
By synchronizing the opening movement of the closing slide 18 of the combustion chamber 3 and the ejection of the fuel as well as the movement of the closing and cutting slide 5, the combustion chamber 3 is only directly connected to the fuel bunker for a very short period of time.
A special sensor, designed as a flap, switches off the conveyor system as soon as the combustion chamber is filled to a certain level of fuel. After falling below a certain lower level, the fuel delivery, controlled by this flap, switches on again. A corresponding resilient connection between the thrust motor and slide makes it impossible to deform these parts as a result of solid foreign bodies in the cutting plane of the slide closing the chamber, so that the thrust motor cannot be blocked either. Since in this case no fuel falls into the combustion chamber, the fuel feed continues and the slide will cut through the fuel plug as soon as the foreign body has been completely ejected from the chamber.
The system can only be switched in such a way that, when the conveyor system itself is at a standstill, the chamber outlet is definitely covered by the slide.
In contrast to the conventional conveyor systems, which convey a set volume amount with a variable volume weight per unit of time, it is possible with this system described, a set volume amount with practically constant weight, i.e. H. to maintain a fuel with a constant density and feed it to the furnace. This also ensures optimal combustion, practically without any traces of smoke.
Monitoring the fuel delivery is no longer necessary with such a delivery system. Since in the previously known, purely volumetrically conveying systems, constant adjustment of the amount of fuel and amount of combustion air was necessary and very difficult to achieve optimal combustion conditions, this adjustment was usually not carried out with the necessary care or not at all. The present invention provides a remedy here.