DE102011119533A1 - Linear fuel conveyor diverter for flowable solid fuels, particularly pellets and wood chips, has linearly displaceable upper part consisting of central material suction line, alternative suction line, central return air duct - Google Patents
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Abstract
Description
In der Regel ist für den pneumatischen Transport von rieselfähigem Brennmaterial, wie beispielsweise Pellets, vom Lagerraum zur Versorgung eines Heizkessels eine Saug- sowie eine Rückluftleitung erforderlich. Beim Transport von Brennmaterial führen beide Leitungen vom Brennstoff-Lagerraum zum Vorratsbehälter des Heizkessels hin und zurück. Dabei wird das Brennmaterial im Lagerraum an einer Entnahmestelle entnommen, zum Heizkessel gesogen und die Rückluft wieder zur Entnahmestelle geführt. Der Unterdruck wird entweder von einem Saug- oder Druckgebläse aufgebracht.In general, a suction and a return air line is required for the pneumatic transport of free-flowing fuel, such as pellets, from the storage room to supply a boiler. When transporting fuel both lines lead from the fuel storage room to the reservoir of the boiler and back. The fuel is removed in the storage room at a sampling point, sucked to the boiler and the return air is guided back to the sampling point. The negative pressure is applied either by a suction or pressure fan.
Es handelt sich damit um einen geschlossenen Luftkreislauf.It is thus a closed air cycle.
Die Leitungsführung erfolgt üblicherweise mittels flexiblen Kunststoffschläuchen, welche einfach und mit geringem Planungsaufwand verlegt werden können. Für den Brennstoff Pellets werden üblicherweise Schläuche mit 50 mm Innendurchmesser verwendet. Für andere rieselfähige Brennstoffe, wie zum Beispiel Kohlestaub oder Hackschnitzel, können auch größere Schlauchdurchmesser notwendig werden.The cable routing is usually done by means of flexible plastic tubing, which can be laid easily and with little planning effort. For the fuel pellets usually hoses with 50 mm inner diameter are used. For other free-flowing fuels, such as coal dust or wood chips, larger hose diameters may be necessary.
Für Niedrigenergie- und Passivhäuser reicht meist eine Entnahmestelle für die Lagerung des Jahresvorrates an Brennstoff aus, für Einfamilienhäuser in der Regel nicht. Es sind damit mehrere Entnahmestellen im Brennstofflagerraum nötig, um einen automatisierten und störungsfreien Betrieb über eine komplette Heizsaison zu gewährleisten und gleichzeitig den Lagerraum gleichmäßig entleeren zu können. Damit ist ein System zum Wechsel der Entnahmestellen erforderlich.For low-energy and passive houses is usually sufficient for a sampling point for the storage of the annual stock of fuel, for single-family homes usually not. There are thus several sampling points in the fuel storage room needed to ensure an automated and trouble-free operation over a complete heating season and at the same time to be able to empty the storage room evenly. Thus, a system for changing the sampling points is required.
In der
Für den automatisierten Wechsel der Saug- und Rückluft-Zweigleitungen an mehrere Entnahmestellen bestehen verschiedene Möglichkeiten.For the automated change of the suction and return air branch lines to several sampling points there are various possibilities.
Vor der Einmündung der Rücklaufleitung in den Lagerraum sowie nach dem Austritt der Saugleitung aus dem Lagerraum findet die Teilung in mehrere Zweigleitungen zu den Entnahmestellen statt. Die Teilung erfolgt nach dem Stand der Technik wie folgt:
- (1) Die erste Methode wurde oben bereits in der
DE 1556003 - (2) Die zweite besteht im Einsatz von linearen Umschalteinheiten. Dabei wird die fest auf einem Linearschlitten befindliche Saug- und Rücklaufleitung automatisch auf die nächste Entnahmestelle weitergeschoben und der Wechsel der Entnahmestelle findet statt. Nachteilig bei diesem System wirkt sich die Tatsache aus, dass bei einem Störfall wie einer verstopften Saugleitung bei oder in der Nähe der Entnahmestelle dieser nicht behoben werden kann. Üblicherweise wird das dadurch gelöst, dass die Saugleitung einer Entnahmestelle durch Fliessrichtungsumkehr von Saug- und Rückluftleitung mit Rückluft auf der Saugseite freigeblasen wird. (Die Saugleitung wird zur Rückluftleitung und die Rückluftleitung wird zur Saugleitung.)
- (3) Die dritte Methode arbeitet mittels Absperrschieber. Über eine Verteilweiche sind 2 oder mehrere Stichleitungen mit der zentralen Saug- und Rückluftleitung verbunden. Die nicht gewünschten Entnahmestellen werden mittels eines automatischen Absperrschiebers verschlossen und die gewünschte Stichleitung gleichzeitig bei Saug- und Rückluftseite freigegeben. Nachteilig bei diesem System ist, wie in
Methode 1 und 2 beschrieben, dass eine verstopfte Saugleitung im Störfalle nicht automatisch mit Rückluft freigeblasen werden kann. - (4) Die vierte Methode besteht in der Umschaltung und ist im
EP1 052 456 B1 DE 1556003 Methode 1 und 2 beschriebenen Nachteile. Eine verstopfte Saugleitung bei der Ansaugstelle kann damit in der Regel durch den Wechsel von Saug- und Rücklaufleitung mittels Rückluft freigeblasen werden. Der Drehschieber hat jedoch den Nachteil, dass bei einem Wechsel von Saugluftleitung und Rückluftleitung innerhalb einer Entnahmestelle (Saugleitung wird zur Rückluftleitung und Rückluftleitung wird zur Saugleitung) die beiden Leitungen um 180° verdreht werden müssen. Da die Leitungen in Form von Kunststoffschläuchen einen Durchmesser von mindestens 50 mm aufweisen, ist dieses Verdrehen nur mit ausreichend langen Schlauchen möglich, damit diese nicht deformiert werden.
- (1) The first method was already mentioned above in the
DE 1556003 - (2) The second is the use of linear switching units. The suction and return line, which is fixed on a linear slide, is automatically moved to the next extraction point and the change of the extraction point takes place. A disadvantage of this system is the fact that in an accident such as a clogged suction line at or near the sampling point this can not be resolved. This is usually achieved by blowing the suction line out of a withdrawal point by reversing the flow direction of the suction and return air line with return air on the suction side. (The suction line becomes the return air line and the return air line becomes the suction line.)
- (3) The third method works by means of gate valve. 2 or more spur lines are connected to the central suction and return air line via a diverter switch. The non-desired sampling points are closed by means of an automatic gate valve and the desired spur line released simultaneously at the suction and return air side. A disadvantage of this system, as described in
1 and 2, that a clogged suction line in case of malfunction can not be automatically blown free with return air.Method - (4) The fourth method consists in switching and is in
EP1 052 456 B1 DE 1556003 1 and 2. A clogged suction line at the suction point can thus be blown out by the change of suction and return line by means of return air usually. However, the rotary valve has the disadvantage that when a change of suction air line and return air line within a sampling point (suction line is to the return air line and return air line to the suction line), the two lines must be rotated by 180 °. Since the lines in the form of plastic hoses have a diameter of at least 50 mm, this twisting is only possible with sufficiently long hoses, so that they are not deformed.Methods
Dafür ist üblicherweise eine Strecke von mindestens 1,5 bis 2 Meter erforderlich, um einen störungsfreien Betrieb zu gewährleisten. Dieser Platz ist jedoch nicht immer ausreichend vorhanden. This usually requires a distance of at least 1.5 to 2 meters to ensure trouble-free operation. However, this place is not always sufficiently available.
Ein weiterer Nachteil dieser Lösung ist, dass sich im Aufstellraum dieser Umschalteinrichtungen immer bewegliche Schlauchteile befinden, welche im schlimmsten Falle auch zu Verletzungen des Betreibers führen können.Another disadvantage of this solution is that in the installation room of these switching devices are always moving hose parts, which can also lead to injury to the operator in the worst case.
Andererseits können nicht fachmännisch verlegte Schläuche im Drehbereich des Tellers zu Undichtheiten im Fördersystem führen, was den notwendigen Unterdruck im System negativ beeinflussen und zum Stillstand führen kann.On the other hand, not professionally laid hoses in the rotation range of the plate can lead to leaks in the conveyor system, which can adversely affect the necessary negative pressure in the system and can lead to a standstill.
Zudem sind die diametral auf dem Drehschieber angeordneten Saug- und Rückluftleitungen bei der Montage vor Ort nicht eindeutig vor Verwechslung geschützt, da die Positionen der Schlauchpaare (für Saugen/Rückluft) für je eine Entnahmestelle zwischen starrem Unterteil und beweglichem Oberteil übereinstimmen müssen.In addition, the diametrically arranged on the rotary valve suction and return air lines are not clearly protected during assembly on site for confusion, since the positions of the hose pairs (for suction / return air) must match for each removal point between the rigid base and the movable upper part.
Alle oben beschriebenen Methoden besitzen im wesentlichen ein gemeinsames Merkmal. Die Umschaltmechanik ist üblicherweise in Metall ausgeführt (inkl. der notwendigen Rohrstücke), die Stichleitungen zum Lagerraum bzw. zum Vorratsbehälter des Kessels aus Kunststoffschläuchen.All the methods described above essentially have a common feature. The changeover mechanism is usually made of metal (including the necessary pieces of pipe), the spur lines to the storage room or to the reservoir of the boiler made of plastic hoses.
Veränderte Gegebenheiten zu bereits bestehenden SystemenChanged conditions to already existing systems
Die Betreiber von Biomasseheizkessel erwarten sich in Richtung Komfort und Zuverlässigkeit den gleichen Standard wie bei fossilen Brennstoffen. Gleichzeitig sind die Heiz- und Lagerräume, in welche Biomasseheizungen installiert werden, oft sehr klein.Biomass boilers expect the same standard of comfort and reliability as fossil fuels. At the same time, the heating and storage rooms in which biomass heating systems are installed are often very small.
Damit kann das Verlegen von Saug- und Rückluftleitungen oft aufwändig und mit teueren Nacharbeiten behaftet sein, speziell wenn der erforderliche Platz für Wechseleinrichtungen von Saug- und Vorlaufleitungen nicht vorhanden ist.Thus, the laying of suction and return air lines can often be laborious and expensive to rework, especially if the required space for changing facilities of suction and flow lines is not available.
Eine der wesentlichsten Problemstellung besteht darin, dass nach der Neubefüllung eines Lagerraumes beispielsweise mit Pellets mehrere Ansaugstellen gleichzeitig verstopft sein können. Dies kann bei einem vollen Lagerraum sehr unangenehme Auswirkungen haben. Abhilfe verschafft da nur ein Wechsel von Saug- und Rückluftleitung.One of the most important problem is that after refilling a storage room, for example, with pellets multiple suction can be clogged at the same time. This can have a very unpleasant impact on a full storage room. Remedy provides only a change of suction and return air line.
Ein weiterer wichtiger Punkt besteht in der Montagefreundlichkeit des Systems. Da in der Regel mindestens 50 mm dicke Kunststoffschläuche verwendet werden ist ein Vertauschen der Fliessrichtung mittels Drehschieber um 180° kritisch, ein lineares Verschieben des Oberteils um beispielsweise 200 mm zur nächsten Zweigleitung jedoch völlig unproblematisch.Another important point is the ease of installation of the system. Since usually at least 50 mm thick plastic hoses are used is a reversal of the flow direction by rotary valve 180 ° critical, a linear displacement of the upper part, for example, 200 mm to the next branch, however, completely unproblematic.
Gleiches gilt auch für das einfache Verlegen der Kunststoffschläuche, da Saug- und Rückluftleitung direkt nebeneinander liegen. Bei einer Drehschieberlösung ist das durch den 180° Versatz nicht der Fall.The same applies to the simple laying of plastic hoses, since the suction and return air line are directly next to each other. With a rotary vane solution this is not the case due to the 180 ° offset.
Eine weitere alternative Anforderung in einem neuen System kann darin bestehen, dass eine Störung in einer Saugleitung sofort erkannt wird und die Wechseleinrichtung zwischen den Entnahmestellen augenblicklich darauf reagiert. Üblicherweise erfolgt die Detektion nach dem Stand der Technik indirekt. Der Füllstandsschalter des Vorratsbehälters am Heizkessel erkennt nach mehreren erfolglosen Versuchen der Sauganlage, dass kein Brennmaterial gefördert wurde und schaltet erst dann auf eine neue Entnahmestelle um. Die Förderstörung kann entweder durch Verstopfung einer Entnahmestelle oder durch vollständige Entleerung dieser hervorgerufen worden sein. Diese verspätete Reaktion kann oft minutenlang andauern. In dieser Zeit ist in der Regel der Heizkessel abgeschaltet, was zu einem beträchtlichen Ausfall an Heizleitung während dieser Zeit führen kann. Vor allem bei vielen Häusern aus Altbestand kann sich dieser Nachteil wegen großer Wärmeverluste sehr nachteilig auswirken.Another alternative requirement in a new system may be that a malfunction in a suction line is detected immediately and the changing device between the sampling points immediately reacts thereto. Usually, the detection of the prior art is done indirectly. The filling level switch of the storage tank on the boiler recognizes after several unsuccessful attempts of the suction system that no fuel was conveyed and only then switches over to a new extraction point. The conveyor failure may have been caused either by blockage of a sampling point or by complete emptying of this. This delayed reaction can often last for several minutes. During this time, the boiler is usually switched off, which can lead to a considerable failure of heating line during this time. Especially in many houses from old stock, this disadvantage can have a very adverse effect due to large heat losses.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung und Beschreibung der einzelnen BauteileObject of the present invention and description of the individual components
Mit der linearen Brennstoff-Förderweiche gilt es die oben beschriebenen Anforderungen zu erfüllen.The purpose of the linear fuel transfer switch is to meet the requirements described above.
Dazu gehört der Wechsel der Fließrichtung von Saug und Rückluftleitung innerhalb einer Entnahmestelle. Damit können Verstopfungen bei der Saugleitung einer Entnahmestelle automatisch behoben werden. Durch das lineare Verschieben ist gleichzeitig die Problematik des Verdrehens von 2 mindestens 50 mm dicken Kunststoffschläuchen gelöst. Gleichzeitig wird eine Leitungsbeschädigung durch die Drehbewegung vermieden sowie Reduktion des Platzbedarfes erreicht.This includes the change of the flow direction of suction and return air line within a sampling point. This can be corrected automatically blockages in the suction line of a sampling point. By linear displacement, the problem of twisting of at least 50 mm thick plastic hoses is solved at the same time. At the same time a line damage is avoided by the rotational movement and achieved reduction in space requirements.
Der Wechsel von Saug- und Rückluftleitung zu weiteren Entnahmestellen ist natürlich auch gewährleistet.The change of suction and return air line to other sampling points is of course also guaranteed.
Für Anlagen in Neubauten genügt aufgrund der kleinen Jahresmenge, die benötigt wird, in der Regel eine Entnahmestelle, für alle übrigen Objekte sind 2 oder mehrere Entnahmestellen notwendig. Damit ist eine Weiche vor dem Lagerraum nötig. Diese Weiche bzw. Umschaltung hat mehrere Aufgaben zu erfüllen. Während die reinen „Umschaltlösungen” im Störfall zu Ausfällen führen können, sind Lösungen mit Drehschieber relativ aufwändig zu montieren. Zudem wird auf eine Länge von ca 1,5–2 Meter eine Ausdrehstrecke benötigt. Diese ist notwendig, wenn Saugleitung und Rücklaufleitung durch Drehen des Schiebers um 180° verdreht werden. Dies tritt vor allem auf, wenn es sich um eine größere Anzahl von Entnahmestellen handelt. Damit wird der Drehschieber entsprechend groß, genügend Platz in der Raumtiefe muss vorhanden sein, um dieses System einsetzen zu können. Zudem kann es passieren, dass es zu Lecks an den Verbindungsstellen kommt, wenn die Ausdrehstrecke zu kurz bemessen wird.For installations in new buildings, a withdrawal point is usually sufficient on account of the small annual amount that is required; for all other objects, two or more removal points are necessary. This requires a switch in front of the storage room. This switch or switch has to fulfill several tasks. While the pure "switching solutions" in Incidents can lead to failures, solutions with rotary valve are relatively expensive to assemble. In addition to a length of about 1.5-2 meters a Ausdrehstrecke is needed. This is necessary if the suction line and the return line are turned by turning the slide by 180 °. This occurs especially when it comes to a larger number of sampling points. Thus, the rotary valve is correspondingly large, sufficient space in the depth must be available in order to use this system can. In addition, it can happen that there are leaks at the joints, if the Ausdrehstrecke is too short.
Aufgabe dieser Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden, indem beim Wechsel der Entnahmestellen eine Linearbewegung stattfindet, welche im Störfall auch Saug- und Rückluftleitung vertauschen kann.Object of this invention is to avoid these disadvantages by a linear movement takes place when changing the sampling points, which can swap in case of failure and suction and return air line.
Sauganlagen zur Förderung von Brennstoffen arbeiten in der Regel mit einem Unterdruck von ca. 5000–10000 Pascal. Der Luftkreislauf des Systems ist dicht und geschlossen. Erfahrungsgemäß führt eine Verstopfung einer Entnahmestelle zu einem sofortigen Anstieges des Unterdruckes im Vorratsbehälter des Saugsystems. Umgekehrt fällt der Unterdruck sehr stark im System ab, wenn eine Entnahmestelle völlig entleert ist. Dieser Druckanstieg bzw. Abfall kann technisch sehr einfach mit einem Differenzdrucksensor erfasst werden. Damit besteht die Möglichkeit einer sofortigen Reaktion auf Unregelmäßigkeiten. Die Brennstoff-Förderweiche ändert augenblicklich wahlweise die Entnahmestelle oder vertauscht Saugleitung und Rücklaufleitung. Damit werden lange Stillstandzeiten und unnötig hoher Stromverbrauch durch lange Laufzeiten der Saugturbine vermieden.Suction systems for the extraction of fuels usually work with a negative pressure of approx. 5000-10000 Pascal. The air circuit of the system is tight and closed. Experience has shown that a blockage of a sampling point leads to an immediate increase in the negative pressure in the reservoir of the suction system. Conversely, the negative pressure drops very much in the system when a sampling point is completely empty. This increase in pressure or waste can be detected very easily technically with a differential pressure sensor. This gives the possibility of an immediate reaction to irregularities. The fuel feed switch changes instantly either the sampling point or reversed suction line and return line. This avoids long downtimes and unnecessarily high power consumption due to long runtimes of the suction turbine.
Zum Abschluss sollte die komplette Mechanik sowie alle beweglichen Schlauchteile in einem geschlossenen Gehäuse untergebracht werden.Finally, the complete mechanics and all flexible hose parts should be housed in a closed housing.
Die lineare Brennstoff-Förderweiche ist in den
Das Prinzip der Brennstoff-Förderweiche:The principle of the fuel transfer gate:
In
Um eine verstopfte Leitung an der Entnahmestelle E1 freizublasen, ist es notwendig, die Fliessrichtung der Materialsaugleitung (
Damit wird die Alternativsaugleitung (
Mit diesem Prinzip ist erstmals die Umkehr der Fliessrichtung mit einer linear beweglichen Einheit möglich.With this principle, the reversal of the flow direction with a linearly movable unit is possible for the first time.
Wird die bewegliche Trägereinheit zu Entnahmestelle E2 nach rechts verschoben, erfolgt das Prozedere gleich wie bei Entnahmestelle E1. (siehe
Der notwendige Wechsel einer beliebigen Entnahmestelle erfolgt nach dem Stand der Technik durch ein Signal des Füllstandsmelders vom Vorratsbehälters des Kessels. Wird nach mehreren erfolglosen Saugversuchen keine „Vollmeldung” des Vorratsbehälters erkannt, so erfolgt der Wechsel. The necessary change of any extraction point takes place according to the prior art by a signal of the level indicator from the reservoir of the boiler. If after several unsuccessful suction attempts no "full message" of the reservoir is detected, the change takes place.
Eine spezielle Ausführungsvariante schafft gegen zu lange Reaktionszeiten Abhilfe.A special embodiment provides relief against too long reaction times.
Da der Unterdruck nach dem Stand der Technik für das zuverlässige Transportieren von Pellets in etwa 5.000 bis 10.000 Pascal betragen muss, kann dieser mit einem simplen Differenzdrucksensor (
Damit kann erstmals unmittelbar auf Unregelmäßigkeiten im Saugsystem reagiert werden und erfordert keine unnötigen Versuche, den Materialfluss in Gang zu setzen. Dies spart Zeit aber auch Energie, da die Saugturbinen beispielsweise bei einer 50 mm großen Saug- und Rückluftleitung mit etwa 1500 Watt Anschlussleistung, recht viel Energie benötigen. Steigt der Druck im Saugsystem deutlich über 10.000 in Richtung 25.000 Pascal kann von einer Verstopfung an der Ansaugstelle ausgegangen werden. Die Reaktion auf diese Situation ist mit der Fließrichtungsumkehr recht einfach. (In
Sinkt nun der Druck im Saugsystem, kann davon ausgegangen werden, dass an einer beliebigen Entnahmestelle kein Brennstoff mehr vorhanden ist und der Druck deutlich unter 5000 Pascal im System absinkt. Auch diese Detektion ist mit dem Wechsel der Entnahmestelle sehr einfach in Griff zu bekommen. (in.
Durch die lineare Verschiebeeinheit ist es erstmals möglich, auch bei einer größeren Anzahl von Entnahmestellen (z. b. 5–10) sehr platzsparend bauen zu können, was in kleinen Heizräumen sehr oft von großem Vorteil sein kann. Der Vorteil entsteht dadurch, dass, dass mit dem Linearprinzip jede zusätzliche Entnahmestelle einfach neben die Grundeinheit gereiht wird. Dies schafft eine schlanke platzsparende Bauweise an der Wand.The linear displacement unit makes it possible for the first time to be able to build very compactly, even with a larger number of extraction points (eg, 5-10), which can often be of great advantage in small heating rooms. The advantage arises from the fact that with the linear principle every additional removal point is simply ranked next to the basic unit. This creates a slim space-saving design on the wall.
Wie bei Montagezeit und Steltfläche gespart werden kann, ist in
Auch bei der Gehäuselösung kann ein Differenzdrucksensor (
In
Vorteile der Erfindung:Advantages of the invention:
- • im Störfall kann vollautomatisch die Fließrichtung von Saug- und Rückluftleitung vertauscht werden, die verstopfte Stelle in der Saugleitung wird mit Rückluft freigeblasen und der Störfall behoben• In the event of a malfunction, the flow direction of the suction and return air lines can be reversed completely automatically; the clogged point in the suction line is blown open with return air and the malfunction is remedied
- • keine Rotationsbewegung der Materialsaug- bzw. Rückluftschläuche bei Wechsel der Entnahmestellen bzw. Umkehr der Fließrichtung• no rotation movement of the material suction or return air hoses when changing the extraction points or reversing the flow direction
- • einfaches Verlegen der Saug- und Rückluftleitungen• easy laying of the suction and return air lines
- • geringe Bautiefe der Einheit• low installation depth of the unit
- • bei der Verwendung eines Differenzdrucksensors kann sofort auf Störfälle regiert werden• If a differential pressure sensor is used, it is possible to react immediately to incidents
- • weniger Montagefehler• less assembly errors
- • keine Verletzungsgefahr, da bewegliche Teile abgedeckt sind• No risk of injury, as moving parts are covered
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 1556003 [0007, 0007] DE 1556003 [0007, 0007]
- EP 1052456 B1 [0007] EP 1052456 B1 [0007]
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