CN102713435A - 用于炉侧移除的枢转销 - Google Patents

Abstract

本发明公开的是一种枢转地将喷嘴尖部(200)附连到固体燃料炉中的固定喷嘴上的新颖的枢转销组件(410,420,430,600)。枢转销组件允许迅速地更换喷嘴尖部(200)。枢转销组件(410,420,430,600)采用或者凹陷或者具有空气动力学地成形的头部(610)的紧固件。头部(610)包括空气动力学地成形成减小腐蚀和侵蚀的前缘(613)以及可选的后缘(615)。枢转销组件枢转地将喷嘴尖部(200)附连到固定喷嘴(110)上。枢转销组件采用能够通过喷嘴尖部(200)的中心开口从炉侧接近的紧固件。这允许从炉的内部移除喷嘴尖部(200)，从而极大地简化喷嘴尖部(200)的更换。

Description

用于炉侧移除的枢转销

相关申请的交叉引用

本申请是2009年11月13日由Briggs等人提交的名称为“PIVOT PIN FOR FURNACE SIDE REMOVAL(用于炉侧移除的枢转销)”的序列号为No. 12/618,031的美国申请的部分延续，并且要求该申请的优先权。

技术领域

本公开涉及燃烧固体燃料的炉的燃烧器，并且更具体而言，涉及允许较容易地移除和维护的燃烧器喷嘴尖部设计。

背景技术

固体燃料炉具有共同的用途，诸如用于烧着锅炉，以产生蒸汽和电。固体燃料典型地是粉煤。粉煤的煤微粒携带在流动的空气流中，并且被吹到炉的燃烧室中，煤微粒在燃烧室中燃烧。

图1是典型的燃烧固体燃料的炉的燃料燃烧隔室100的示意图。图2是显示了图1中显示的喷嘴、喷嘴尖部和枢转销的横截面的侧面正视图。

将参照图1和图2两者来描述本发明。在这里可看到固定喷嘴110接收携带在流动的空气流中的固体燃料微粒。空气/燃料流过固定喷嘴110，并且流出喷嘴尖部200。然后空气/燃料在固体燃料炉的燃烧室中燃烧。遵从流的方向称为“下游”，而相反的方向则称为“上游”。

为了调节喷嘴尖部200的运行，一个或多个控制壁(在这里显示为倾斜的枢轴120和倾斜的驱动器130)调节喷嘴尖部200的定向和运行。喷嘴尖部200可在枢转销310上相对于固定喷嘴110倾斜，以导致喷嘴尖部200指向不同的方向，以优化炉的燃烧。

由于携带有固体微粒的空气流传送通过，所以燃料燃烧隔室100会经受类似于喷砂的侵蚀效应。在空气/燃料流的路径内的无论什么都会被侵蚀。

由于喷嘴尖部200位于燃烧室中，所以喷嘴尖部200还暴露于过度的热和热循环。这可使喷嘴尖部过热和翘曲，并且对诸如枢转销310的活动部件有影响。

在喷嘴尖部200附近发生的燃烧会产生恒定的膨胀、收缩和振动。如果利用标准螺栓或螺母来使枢转销保持就位，则它们可能会松开和被振出。这将导致喷嘴尖部200掉到炉中。炉具有用于在炉的底部处磨碎灰的研磨机。不仅将存在不均匀的且不受控制的燃烧，而且喷嘴尖部、螺栓和螺母还将变得卡在研磨机中，从而造成损害，并且造成锅炉变得停止工作。修正该问题将需要时间和花费。

为此，典型地将枢转销的一端焊接就位。必须磨掉销来更换它们。炉的内部覆盖有水管，水管在各个喷嘴尖部200附近经过。因此，更换喷嘴尖部的唯一办法是从喷嘴尖部200的内部磨掉或烧掉枢转销。无法接近喷嘴尖部200开口，从而使更换有难度。

除了喷嘴尖部200之外，整个燃料燃烧隔室位于封闭的风箱隔室(为了清楚而未在图1中显示)内。更换喷嘴尖部200的普通方法是移除从风箱中整个燃料燃烧隔室100，并且从喷嘴尖部200的外部磨掉枢转销。这是非常耗时的，从而使动力装置“停机”相当长一段时间。

典型地，将这些固体燃料炉用作蒸汽发生器，以在动力装置中产生电。当这些动力装置中的一个“停机”时，业主需要从电网购买相等的功率，并且供应该功率，以对其消费者提供不中断的电力供应。

购买此替代电比发电昂贵得多。这可相当于停止工作而导致的重大损失。因此，成本的大部分是“停机时间”成本。

由于喷嘴尖部在非常高的温度下以及在侵蚀性环境中运行，所以相对于系统的其它部件，喷嘴尖部200往往具有短的寿命，并且不得不经常更换。

由于喷嘴尖部200典型地比燃料燃烧隔室部件的其余部分需要更多维护，所以能够快速且容易地更换仅喷嘴尖部200将是有益的。于是这会产生运营和维修起来不那么昂贵的炉。

发明内容

本发明可体现为在具有固定喷嘴110的固体燃料炉内的可更换式喷嘴尖部组件250。喷嘴尖部组件250包括具有护罩壁210、220和中心开口230的喷嘴尖部200。

轴承510、520、530固定到护罩壁210、220上。轴承510、520、530具有中心孔口511、521、531。

枢转销组件410、420、430穿过轴承孔口511、521、531和固定喷嘴110的侧壁，以枢转地和可移除地将喷嘴尖部200附连到固定喷嘴110上。枢转销组件410、420、430用作能够从中心开口230接近的紧固件。这允许容易地更换喷嘴尖部。

本发明还可体现为可移除地附连到固体燃料炉的固定喷嘴上的喷嘴尖部组件250。

喷嘴尖部组件250包括具有至少一个外护罩壁210、220和至少一个中心开口230的喷嘴尖部200。

具有轴承孔口511、521、531的轴承510、520、530附连到喷嘴尖部200的护罩壁210、220上。

紧固件基部413、423、433装配到轴承孔口511、521、531中，并且至少部分地延伸通过固定喷嘴110的侧壁，从而允许固定喷嘴110相对于紧固件基部413、423、433和喷嘴尖部200而枢转。

使用紧定螺钉411、421、431来将紧固件基部413、423、433固定到轴承510、520、530上，能够从喷嘴尖部200的中心开口230接近紧定螺钉411、421、431。

本发明还可体现为穿过喷嘴尖部200的护罩210的表面的空气动力学枢转销组件600，枢转销组件600用于枢转地将喷嘴尖部200固定到喷嘴上，枢转销组件600具有在喷嘴尖部200的内部的头部610，其中，头部610从顶部619到前缘613具有不断减小的厚度“t”，以最大程度地减小头部610的流阻和侵蚀。

头部610还可设计成随着其向上游延伸而在横向尺寸方面减小宽度，以进一步最大程度地减小头部610的流阻和侵蚀。

附图说明

现在参照附图，其中，以相同的方式对相同部件编号；

图1是燃料燃烧隔室的透视图，其显示了喷嘴尖部和枢转销。

图2是显示了图1的喷嘴、喷嘴尖部和枢转销的横截面的侧面正视图。

图3是显示图1、2的喷嘴尖部的内部的透视图，其具有根据本发明的枢转销组件的分解图。

图4是图3的喷嘴尖部和枢转销组件的一部分的放大图。

图5-7是根据本发明的枢转销组件的三个不同的实施例的分解透视图。

图8是从炉侧看到的喷嘴尖部200的局部视图，其显示了安装好之后将呈现的枢转销组件的另一个实施例。

图9是显示了根据本发明的一个实施例的枢转销的头部的外表面的曲率的透视图。

图10是显示了图9的枢转销的头部的内侧的透视图。

图11显示了图9和图10中显示的枢转销的俯视平面图。

图12是图9-11的枢转销的侧面正视图。

图13是图9-12的枢转销的正面正视图。

图14是图9-13的枢转销的仰视平面图。

图15是图8的喷嘴尖部组件的局部剖面图。

具体实施方式

在描述本发明的语境中(尤其在所附权利要求的语境中)使用用语“一个”和“一种”和“该”以及类似的引用要理解为覆盖单数和复数两者，除非本文另有指示，或在上下文中明显地有抵触。与数量结合起来使用修饰语“大约”包括本数，并且具有上下文所规定的含义(例如，它包括与特定量的度量相关联的误差度)。本文公开的所有范围均包括端点，而且端点能够相对于彼此独立地结合。

如果没有焊接枢转销，则从炉侧更换喷嘴尖部200将是最直接的方式。

炉的内部覆盖有用于收集热以及用于产生蒸汽的水管。这些燃烧器可与炉的底部相距好几英尺。因此，必须架设临时脚手架，以允许接近喷嘴尖部200。这对于容易的工作来说可为可接受的，但是任何较复杂的工作可引发事故，这将损伤水管和炉的内部的其它装备。为此，通常的作法是，在风箱的另一侧工作，并且移除整个燃料燃烧隔室100，以进行维护。

本发明允许较容易且较经济地更换喷嘴尖部200。使用新的枢转销组件设计来使喷嘴尖部200保持就位，而非焊接的枢转销设计。这个新的设计允许从炉内部移除和安装枢转销，而不需要研磨或切割。

图3是显示图1、图2的喷嘴尖部200的内部的透视图，其具有根据本发明的枢转销组件410的分解图。喷嘴尖部200具有包围内护罩210的外护罩220。枢转销组件410穿过固定喷嘴(为了清楚而未在这里显示)、内护罩210和外护罩220。这允许喷嘴尖部200相对于固定喷嘴(图1、图2的110)而枢转。

枢转销组件410在大小上保持与目前使用的枢转销310相同。但是，枢转销组件410制造成允许通过使用针对有害状况而得到保护的紧固件来使枢转销组件410可移除地保持就位。

图4是图3的喷嘴尖部和枢转销组件410的一部分的放大图。除了内护罩210、外护罩220和枢转销组件410之外，可看到轴承510的一部分。

图5-7是根据本发明的、附连到喷嘴尖部中的轴承510、520、530上的枢转销组件410、420、430的三个不同的实施例的透视图。图5显示了轴承510，其具有装配在内护罩(图4的210)内的内部延伸部515，以及夹在内护罩和外护罩(图4的210、220)之间的轴承本体517。轴承510具有穿过轴承510的轴承孔口511。

紧固件基部413具有圆柱形部分415和膨胀部分417。在其正常的静止位置上的膨胀部分417在直径上略微大于轴承孔口511。膨胀部分417具有狭槽，从而允许挤压膨胀部分417而使其变细，或者释放膨胀部分417而使其膨胀回来以使其变粗。膨胀部分417还具有从膨胀部分417向外突起的搭锁脊419。轴承510还具有设计成接收搭锁脊419和可移除地保持搭锁脊419的搭锁凹槽513。圆柱形部分415向外延伸得足以穿过固定喷嘴(图1、图2的110)的侧壁。圆柱形部分415将相对于固定喷嘴的侧壁的内表面而齐平。(在备选实施例中，圆柱形部分415可仅部分地延伸通过固定喷嘴，并且略微凹陷。)这确保圆柱形部分415不会被流动的空气/燃料磨蚀掉。

为了进行组装，将紧固件基部413推到轴承孔口511中。延伸部分417的前缘优选地渐缩到中心，以便将膨胀部分417挤压到一起，以使其变细，直到搭锁脊419搭锁到搭锁凹槽513中为止，从而使紧固件基部413保持就位。

紧定螺钉411具有带螺纹的头部区段412和本体区段。在紧固件基部413已经插入到轴承孔口511中之后，紧定螺钉411插入到紧固件基部413中。本体区段限制膨胀区段417使其厚度减小，并且防止搭锁脊409被从搭锁凹槽513中移除。头部区段412是带螺纹的，以旋拧到紧固件基部413的外部端中。

图6是根据本发明的枢转销组件的第二个实施例。轴承520具有轴承本体527，在安装好时，轴承本体527夹在喷嘴尖部的内护罩和外护罩(图4的210、220)之间。紧固件基部423具有圆柱形部分425和插入部分427。插入部分427插入到轴承孔口521中。在这个实施例中，在这里显示插入部分427具有正方形横截面形状，但是，匹配轴承孔口521的形状任何几何构造或不规则地成形的横截面形状将是可接受的。

紧定螺钉421穿过紧固件基部423，并且旋拧到固定在轴承520内的带螺纹的区段中。这可为焊接在轴承孔口521内的带螺纹的螺母(未显示)。贴合地装配在轴承孔口521内的插入区段427的形状阻止紧固件基部423的旋转，从而限制紧定螺钉421的松开。

螺丝帽429旋拧到紧固件基部423中，从而提供保护紧定螺钉431和紧固件基部423的防腐蚀阻隔。这个螺丝帽429在固定的煤喷嘴侧用作塞，以密封内部区域以防煤侵入和磨损。这还用来堵住紧定螺钉421，并且在紧定螺钉421开始松开的情况下用作锁定螺母。

在备选实施例中，紧固件基部423的圆柱形区段425具有内螺纹。可采用类似于螺丝帽429的螺丝帽，并且该螺丝帽旋拧到这个圆柱形区段425中，以保护紧固件基部423，以及防止紧定螺钉421松开。

圆柱形部分425向外延伸得足以穿过固定喷嘴(图1、2的110)的壁，但是圆柱形部分425和螺丝帽429将相对于固定喷嘴的内表面而齐平。在备选实施例中，它们可仅部分地延伸通过固定喷嘴的侧壁，并且略微凹陷。这确保圆柱形部分425不会被流动的空气/燃料磨蚀掉。

图7显示了具有轴承本体537的轴承530，在安装好时，轴承本体537夹在喷嘴尖部的内护罩和外护罩(图4的210、220)之间。轴承530具有装配在内护罩(图4的210)内的内部延伸部535、装配在外护罩(图4的220)内的外部延伸部539，以及夹在内护罩和外护罩(图4的210、220)之间的轴承本体537。轴承530具有穿过轴承530的轴承孔口531。

紧固件基部433具有圆柱形部分435和膨胀部分437。在其正常的静止位置上的膨胀部分437在直径上略微小于轴承孔口531。膨胀部分437具有狭槽，从而允许膨胀部分437膨胀，以使其变粗。

圆柱形部分435向外延伸得足以穿过固定喷嘴(图1、2的110)的壁，但是将相对于固定喷嘴侧壁的内表面齐平。在备选实施例中，圆柱形部分435可仅部分地延伸通过固定喷嘴，并且略微凹陷。这确保圆柱形部分43不会被流动的空气/燃料磨蚀掉。

紧定螺钉431在一端上具有螺纹。紧定螺钉431穿过紧固件基部413，并且松弛地旋拧到截顶锥形膨胀器438的较狭窄的端部中。

紧定螺钉431、紧固件基部433和膨胀器438插入到轴承孔口531中。然后上紧紧定螺钉431，从而导致膨胀器438被拉向紧定螺钉431，从而使膨胀部分437膨胀。然后膨胀部分437变得紧紧地保持在轴承孔口531内。

螺丝帽439旋拧到这个圆柱形区段435中，以保护紧固件基部433，以及防止紧定螺钉431松开。

虽然在这个实施例中描述了紧定螺钉，但是要理解，本发明覆盖将允许喷嘴尖部绕着固定喷嘴而枢转且能够从喷嘴尖部的炉侧接近的所有类型的可移除式紧固件。

与现有技术的设计相对比，利用本发明，工人将不必切掉材料来更换喷嘴尖部。安装本发明不需要焊接。

本发明设计成使用固定喷嘴和喷嘴尖部200中的现有的孔。图7的实施例还允许使用现有的轴承座定径。在这个实施例中，不需要新的设计定径。

本发明可用来对任何现有的“T式燃烧”喷嘴类型进行改型。枢转销组件被密封以防磨损。由于利用紧固件来附连枢转销组件，所以可用手工工具来更换枢转销组件。不需要特殊的设备。

虽然本发明优选用于固体燃料燃烧器喷嘴尖部，并且更具体而言，用于燃煤式燃烧器喷嘴尖部，但是，本发明同样适用于意图枢转以及位于炉的内部的其它喷嘴尖部。这些可为油燃烧器喷嘴尖部、天然气燃烧器喷嘴尖部、其它燃料气体喷嘴尖部和空气入口尖部。

图8是从炉侧看到的喷嘴尖部200的局部视图，其显示了安装好之后将呈现的枢转销组件600的第二个实施例的头部610。

能够看到枢转销组件600的弯曲头部610装配成抵靠着喷嘴尖部200的内护罩210的表面而齐平。

图9是显示了根据本发明的一个实施例的枢转销组件的枢转销601的弯曲头部的透视图。

图10是显示了图9的枢转销的头部的内侧的透视图。

图11显示了图9和图10中显示的枢转销的俯视平面图。

图12是图9-11的枢转销的侧面正视图。

图13是图9-12的枢转销的正面正视图。

图14是图9-13的枢转销的仰视平面图。

现在与图9-14结合起来描述枢转销601。

图9和图12显示了穿过轴650的长度的销轴线603。而且，显示了上游方向和下游方向以及横向方向的指示。

在这个实施例中，枢转销601包括轴650。通过由护罩中的至少一个保持的轴承的孔口而装配轴650，这类似于图4中显示的实施例或前面描述的其它实施例。在这个实施例中，轴650具有孔652，孔652在护罩的另一侧接收夹子、销或其它紧固件，从而使枢转销601保持就位。

枢转销601在头部610上具有平的内表面620，内表面620装配成抵靠着内护罩(图8的210)而齐平。内表面620还具有对准栓622，对准栓622装配到内护罩中的对应的孔中，使得枢转销头部定向成具有指向上游的头部610的部分、前缘613，以及面向下游的部分、后缘615。

图9显示了头部610的表面。该表面成形成为空气动力学的，其中头部610在前缘613处狭窄，以及在顶部619处增大到头部厚度“t”。该表面弯曲或成角度，以使流向外转移远离内护罩表面，以及绕过头部610，如图12中由箭头“A”显示的那样。

该表面还可设计成使流沿横向转移绕过头部610，如在图11和图14中由箭头“B”显示的那样。

类似地，为了减小湍流和磨蚀性旋涡效应，后缘615设计成使平稳的流持续绕过头部610且向下游持续。在图12中，头部610的厚度从顶部619处的最大值减小到后缘615处的较小的厚度。这导致流遵从箭头“C”。

后缘615也可在其它尺寸方面为空气动力学的。如图14中显示的那样，后缘615是圆的，从而导致流遵从箭头“D”。要理解，其它空气动力学形状也可有利地用于枢转销头部610。

流在头部610的周围逐渐改变方向会最大程度地减小头部的磨蚀和侵蚀。这允许它们在更换之前工作更长时间。

图15是图8的喷嘴尖部组件的局部剖面图。这里，通过销轴的孔(图9、10、12、13的相应的650、652)而装配夹子653。

由于这些是为快速地从炉的内部更换而设计，所以在需要时易于更换它们。

虽然已经参照示例性实施例来描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，可作出各种改变，而且等效物可代替本发明的元件，而不偏离本发明的范围。另外，可作出许多改良，以使特定的情形或材料适于本发明的教导，而不偏离本发明的实质范围。因此，意图的是本发明不限于被公开为为了执行本发明而构想的最佳模式的特定实施例。

Claims (21)

1. 一种在具有固定喷嘴的固体燃料炉内的可更换式喷嘴尖部组件，所述固定喷嘴具有至少一个侧壁，其中，所述喷嘴尖部组件包括：

具有至少一个护罩壁和中心开口的喷嘴尖部；

固定到所述护罩壁上的轴承，所述轴承具有孔口；

枢转销组件，其用于穿过所述轴承孔口和所述固定喷嘴的所述侧壁，以枢转地和可移除地将所述喷嘴尖部附连到所述固定喷嘴上，所述枢转销组件用作能够从所述中心开口接近的紧固件。

2. 根据权利要求1所述的可更换式喷嘴尖部组件，其特征在于：

能够从所述炉内接近所述枢转销组件。

3. 根据权利要求1所述的可更换式喷嘴尖部组件，其特征在于，所述枢转销组件进一步包括：

耐腐蚀的可移除式螺丝帽。

4. 根据权利要求1所述的可更换式喷嘴尖部组件，其特征在于，所述枢转销组件包括具有膨胀区段的紧固件基部，所述膨胀区段在所述轴承孔口内膨胀，以将紧固件基部固定在所述轴承孔口内。

5. 根据权利要求4所述的可更换式喷嘴尖部组件，其特征在于，所述膨胀部分包括搭锁脊，所述搭锁脊搭锁到所述轴承孔口内的搭锁凹槽中，并且可移除地占据所述搭锁凹槽。

6. 根据权利要求4所述的可更换式喷嘴尖部组件，其特征在于，所述可更换式喷嘴尖部组件进一步包括将所述紧固件基部附连到所述轴承上的紧定螺钉。

7. 根据权利要求6所述的可更换式喷嘴尖部组件，其特征在于，所述可更换式喷嘴尖部组件进一步包括：

截顶的楔形膨胀器，其用于接收所述紧定螺钉，以及用于在膨胀器被拉向紧定螺钉时，使膨胀紧固件基部的膨胀部分膨胀。

8. 根据权利要求1所述的可更换式喷嘴尖部组件，其特征在于，所述枢转销组件包括具有插入区段的紧固件基部，所述插入区段具有与轴承的所述轴承孔口的形状互补的形状，使得紧固件基部的插入区段牢固地装配在所述轴承孔口内，从而防止紧固件基部相对于轴承有旋转。

9. 一种用于可移除地附连到固体燃料炉的固定喷嘴上的喷嘴尖部组件，所述固定喷嘴具有至少一个侧壁，所述喷嘴尖部组件包括：

具有至少一个外护罩壁和至少一个中心开口的喷嘴尖部；

具有轴承孔口的轴承，所述轴承附连到所述护罩壁上；

紧固件基部，其装配到所述轴承孔口中，并且至少部分地延伸通过所述固定喷嘴侧壁，从而允许所述固定喷嘴侧壁相对于所述紧固件基部和喷嘴尖部而枢转；

用于将所述紧固件基部固定到所述轴承上的紧定螺钉，所述紧定螺钉能够从所述喷嘴尖部的所述中心开口接近。

10. 根据权利要求9所述的喷嘴尖部组件，其特征在于，所述喷嘴尖部组件进一步包括：耐腐蚀的可移除式螺丝帽。

11. 根据权利要求9所述的喷嘴尖部组件，其特征在于，所述紧固件基部采用在所述轴承孔口内膨胀的膨胀部分，以将所述紧固件基部固定到所述轴承上。

12. 根据权利要求9所述的喷嘴尖部组件，其特征在于，所述紧固件基部采用成形成牢固地装配在所述轴承孔口内的插入部分，以将所述紧固件基部固定到所述轴承上，以及防止所述紧固件基部相对于所述轴承有旋转。

13. 根据权利要求9所述的喷嘴尖部组件，其特征在于，能够从所述炉内接近所述紧定螺钉。

14. 根据权利要求9所述的喷嘴尖部组件，其特征在于，所述膨胀部分包括搭锁脊，所述搭锁脊搭锁到所述轴承孔口内的搭锁凹槽中，并且可移除地占据所述搭锁凹槽。

15. 根据权利要求1所述的可更换式喷嘴尖部组件，其特征在于，所述枢转销组件包括具有头部的枢转销，所述头部具有成形成最大程度地减小头部的流阻和侵蚀的空气动力学前缘。

16. 根据权利要求15所述的可更换式喷嘴组件，其特征在于，所述头部具有成形成最大程度地减小头部的流阻和侵蚀的空气动力学后缘。

17. 一种穿过喷嘴尖部的护罩的表面以枢转地将喷嘴尖部固定到喷嘴上的空气动力学枢转销组件，包括：

在所述喷嘴尖部的内部的头部，其中

所述头部从顶部到前缘具有不断减小的厚度，以最大程度地减小头部的流阻和侵蚀。

18. 根据权利要求17所述的空气动力学枢转销组件，其特征在于，

所述头部随着其向上游延伸而在横向尺寸方面具有不断减小的宽度，以最大程度地减小头部的流阻和侵蚀。

19. 根据权利要求17所述的空气动力学枢转销组件，其特征在于，

所述头部从顶部到后缘具有不断减小的厚度，以最大程度地减小头部的流阻和侵蚀。

20. 根据权利要求17所述的空气动力学枢转销组件，其特征在于，

所述头部随着其向下游延伸而在横向尺寸方面具有不断减小的宽度，以最大程度地减小头部的流阻和侵蚀。

21. 根据权利要求17所述的空气动力学枢转销组件，其特征在于，所述头部进一步包括：

用于以期望的定向固定所述枢转销的对准栓。

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