DE102017125713A1 - Pressure device and cleaning method with such - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Druckgerät (1) zum Aufbau und Ausstoß einer Druckwelle mit: einem Druckbehälter (2), insbesondere einem Druckzylinder, und einem Steuerorgan (3), das den Druckbehälter (2) in eine erste und zweite Druckkammer (8, 9) unterteilt und das zwischen einer ersten und zweiten Arbeitsstellung im Druckbehälter (2) verstellbar angeordnet ist. Dabei sind die erste und zweite Druckkammer (8, 9) über ein Absperrorgan (10) kommunizierend miteinander koppelbar, das Steuerorgan (3) ist, insbesondere über ein Stellelement (4), mit einem Dichtungskörper (5) gekoppelt, der in der ersten Arbeitsstellung des Steuerorgans (3) eine Austrittsöffnung (6) im Druckbehälter (2) verschließt und diese in der zweiten Arbeitsstellung freigibt. Ein erster Druckanschluss (14) im Druckbehälter (2) ist vorgesehen, über den ein Fluid in die erste und/oder zweite Druckkammer (8, 9) zu- und/oder aus dieser abführbar ist. Erster Druckanschluss (14), Steuerorgan (3), Stellelement (4), Dichtungskörper (5) und Absperrorgan (15) wirken so zusammen, dass bei einem Druckabbau in der zweiten Druckkammer (9) über den ersten Druckanschluss (14) bei geschlossenem Absperrorgan (15) und bei unter Druck stehender erster Druckkammer (8) das Steuerorgan (3) aus seiner ersten in seine zweite Arbeitsstellung gebracht wird, der Dichtungskörper (5) die Austrittsöffnung (6) freigibt und das in der ersten Druckkammer (8) unter Druck stehende Fluid schlagartig durch die Austrittsöffnung (6) entweicht. The present invention relates to a pressure device (1) for the construction and ejection of a pressure wave, comprising: a pressure vessel (2), in particular a pressure cylinder, and a control device (3) which directs the pressure vessel (2) into a first and second pressure chamber (8, 9 ) and which is arranged adjustable between a first and second working position in the pressure vessel (2). In this case, the first and second pressure chamber (8, 9) via a shut-off (10) communicating with each other coupled, the control member (3), in particular via an actuating element (4), with a sealing body (5) coupled in the first working position the control member (3) closes an outlet opening (6) in the pressure vessel (2) and releases it in the second working position. A first pressure port (14) in the pressure vessel (2) is provided, via which a fluid in the first and / or second pressure chamber (8, 9) and / or can be discharged therefrom. First pressure port (14), control member (3), actuator (4), sealing body (5) and obturator (15) cooperate so that at a pressure reduction in the second pressure chamber (9) via the first pressure port (14) with closed shut-off (15) and under pressure of the first pressure chamber (8), the control member (3) is brought from its first to its second working position, the sealing body (5) the outlet opening (6) releases and in the first pressure chamber (8) under pressure standing fluid abruptly through the outlet opening (6) escapes.
Description
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Druckgerät zum Aufbau und Ausstoß einer Druckwelle, einen Brennraum mit einem solchen Druckgerät sowie ein Reinigungsverfahren mittels eines solchen Druckgerätes für einen Brennraum.The present invention relates to a pressure device for construction and ejection of a pressure wave, a combustion chamber with such a pressure device and a cleaning method by means of such a pressure device for a combustion chamber.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
In Anlagen zur Müllverbrennung (z.B. für Chemieabfälle, Siedlungsabfälle, Industrieabfälle) oder in Kraftwerken in denen fossile Brennstoffe (Kohle, Öl) oder Biomasse verbrannt werden (Holz, Agrarabfälle, Holzpellets, pflanzliche oder regenerierte Öle, Biogas) entstehen in den Brennräumen und rauchgasführenden Bereichen Verbrennungsrückstände (Schlacke, Asche etc.) die sich dort als Ablagerungen an Wänden und Einbauten ablagern können. Während des Betriebs solcher Anlagen wachsen solche Ablagerungen an den Brennraumwänden oder an den Oberflächen von Einbauten. Diese Ablagerungsschichten beeinträchtigen die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer der Anlagen aus verschiedenen Gründen:
- - Die isolierende Wirkung dieser Schichten verringert den Wärmeübergang im Brennraum und in den Abgaseinrichtungen. Dies vermindert die Effizienz der Wärmetauscher und setzt beispielsweise auch die Leistungsfähigkeit von Rauchgasreinigungssystemen deutlich herab.
- - Die Ablagerungen, die aggressive Bestandteile enthalten können, erhöhen das Korrosionsrisiko, insbesondere an druckbeaufschlagten Teilen, im Wärmetauscher.
- - Durch die zusätzlichen Ablagerungsschichten werden die Strömungsquerschnitte und -geometrien verringert bzw. verändert, so dass sich der Strömungswiderstand der Rauchgase erhöht und die Strömungsgeschwindigkeiten und -eigenschaften beeinträchtigt werden können.
- - The insulating effect of these layers reduces the heat transfer in the combustion chamber and in the exhaust devices. This reduces the efficiency of the heat exchangers and significantly reduces, for example, the performance of flue gas cleaning systems.
- - The deposits, which may contain aggressive components, increase the risk of corrosion, especially in pressurized parts, in the heat exchanger.
- - The additional deposition layers, the flow cross sections and geometries are reduced or changed, so that the flow resistance of the flue gases can be increased and the flow velocities and properties can be affected.
Daher ist es erforderlich, die Ablagerungen entweder zu verhindern, was bei vielen Brennstoffen nicht möglich ist, oder regelmäßig zu entfernen. Dazu müssen die Anlagen außer Betrieb gesetzt werden, und die Innenoberflächen der Brennräume müssen regelmäßig von Ablagerungen befreit werden. Das manuelle oder mechanische Bearbeiten der Brennraumoberflächen ist aufwändig.Therefore, it is necessary to either prevent the deposits, which is not possible with many fuels, or to remove them regularly. For this purpose, the systems must be put out of operation, and the inner surfaces of the combustion chambers must be regularly cleaned of deposits. The manual or mechanical processing of the combustion chamber surfaces is complex.
Daher sind zum Ablösen dieser Ablagerungen von den Oberflächen Verfahren entwickelt worden. Um die Betriebsausfälle und Stillstandzeiten der Anlagen möglichst gering zu halten, sind Verfahren wünschenswert, die es erlauben, möglichst während des Betriebes die Wände und Innenoberflächen solcher Anlagen von Schlacke oder Ablagerungen zu befreien.Therefore, methods for removing these deposits from the surfaces have been developed. In order to minimize downtimes and plant downtimes, methods are desirable which allow the walls and internal surfaces of such plants to be cleared of slag or deposits during operation, if possible.
Ein Verfahren besteht darin, über kontrollierte Sprengungen im Innenraum der Anlage eine Druckwelle auszulösen, welche die meist festen und spröden Schlacken, Aschen und Ablagerungen von den Oberflächen löst. Die abgesprengten Feststoffe werden dann beispielsweise über die Ascheabfuhr aus dem Behälter entfernt. Solche Sprengungen oder kontrollierten Explosionen können auch während des Betriebes oder zumindest ohne eine Abkühlung der Anlage vorgenommen werden.One method consists in triggering a pressure wave in the interior of the plant via controlled blasting operations, which releases the mostly solid and brittle slags, ashes and deposits from the surfaces. The separated solids are then removed, for example, via the ash removal from the container. Such blasts or controlled explosions can also be made during operation or at least without cooling the equipment.
Ein solches Verfahren ist aus der
Es besteht also die Aufgabe eine Reinigungsvorrichtung bzw. ein Reinigungsverfahren für Brennkammern und Verbrennungsanlagen bereitzustellen, bei denen die oben genannten Probleme wenigstens teilweise gelöst werden.It is therefore the object to provide a cleaning device or a cleaning method for combustion chambers and incinerators, in which the above-mentioned problems are at least partially solved.
Dieses Problem löst die vorliegende Erfindung gemäß Anspruch 1.This problem is solved by the present invention according to claim 1.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Druckgerät zum Aufbau und Ausstoß einer Druckwelle bereitgestellt, das Folgendes umfasst:According to a first aspect of the invention, there is provided a pressure device for building and ejecting a pressure wave comprising:
Einen Druckzylinder und ein Steuerorgan, das den Druckzylinder in eine erste und zweite Druckkammer unterteilt und das zwischen einer ersten und zweiten Arbeitsstellung im Druckzylinder verstellbar angeordnet ist, wobei
- - die erste und zweite Druckkammer über ein Absperrorgan kommunizierend miteinander koppelbar sind,
- - das Steuerorgan mit einem Dichtungskörper gekoppelt ist, der in der ersten Arbeitstellung des Steuerorgans eine Austrittsöffnung im Druckbehälter verschließt und diese in der zweiten Arbeitsstellung freigibt,
- - ein erster Druckanschluss im Druckbehälter vorgesehen ist, über den ein Fluid in die erste und/oder zweite Druckkammer zu- und/oder aus dieser abführbar ist, und
- - erster Druckanschluss, Steuerorgan, Stellelement, Dichtungskörper und Absperrorgan so zusammenwirken, dass bei einem Druckabbau in der zweiten Druckkammer bei geschlossenem Absperrorgan und bei unter Druck stehender erster Druckkammer das Steuerorgan aus seiner ersten in seine zweite Arbeitsstellung gebracht wird, dabei der Dichtungskörper die Austrittsöffnung freigibt und das in der ersten Druckkammer unter Druck stehende Fluid schlagartig durch die Austrittsöffnung entweicht.
- - the first and second pressure chambers can be coupled to one another in a communicating manner via a shut-off device,
- - The control member is coupled to a sealing body which closes an outlet opening in the pressure vessel in the first operating position of the control member and releases it in the second working position,
- - A first pressure port is provided in the pressure vessel, via which a fluid in the first and / or second pressure chamber to and / or can be discharged from this, and
- - First pressure port, control member, actuator, sealing body and obturator cooperate so that at a pressure reduction in the second pressure chamber with closed shut-off and pressurized first pressure chamber, the control member is moved from its first to its second working position, while the sealing body releases the outlet opening and the fluid under pressure in the first pressure chamber escapes abruptly through the outlet.
Dieser Fluidstoß tritt in einen zu reinigenden Brennraum ein und verursacht dort eine Druckwelle, die Schlacke, Asche oder Ablagerungen von den Wänden löst. Als Fluid kann beispielsweise ein nicht brennbarer Stoff, wie z.B. Wasserdampf, verwendet werden, der gefahrlos bzw. ohne pyrotechnische Risiken gehandhabt werden kann. So ein Druckgerät ist fest in einer Außenwand des Brennraumes oder einem anderen Bauteil der Anlage installierbar und mit einer steuerbaren Fluidzufuhr zu versehen, so dass die Reinigung weitgehend automatisiert werden kann und in die Prozesssteuerung der Anlage integriert werden kann. Gegebenenfalls kann die Reinigung sogar ohne Unterbrechung des Verbrennungsvorgangs selbst ausgeführt werden. Es ist auch möglich, mehrere Druckgeräte an der Brennkammer oder in der Anlage zu verteilen und koordiniert zu betreiben, sodass die Wirkung der aufgebauten Druckwelle oder der Druckwellen optimiert auf die Brennraum/- Anlagengeometrie gestaltet werden kann.This fluid impact enters a combustion chamber to be cleaned and causes a pressure wave there, which dissolves slag, ash or deposits from the walls. As the fluid, for example, a non-combustible substance such as e.g. Water vapor can be used, which can be handled safely or without pyrotechnic risks. Such a pressure device is permanently installed in an outer wall of the combustion chamber or another component of the system and provided with a controllable fluid supply, so that the cleaning can be largely automated and can be integrated into the process control of the system. Optionally, the cleaning can be carried out even without interrupting the combustion process itself. It is also possible to distribute several pressure equipment on the combustion chamber or in the system and to operate in a coordinated manner, so that the effect of the built-up pressure wave or the pressure waves optimized to the combustion chamber / - plant geometry can be designed.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann weitgehend automatisiert ablaufen und kann so auch von ungeschultem Personal angewendet werden.The inventive method can be largely automated and can be applied by untrained personnel.
Weitere Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der beigefügten Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen.Further aspects and features of the present invention will become apparent from the claims, the accompanying drawings and the following description of preferred embodiments.
Figurenlistelist of figures
Ausführungsformen der Erfindung werden nun beispielhaft anhand der Figuren beschrieben. Dabei zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung in einem ersten Betriebszustand, -
2 das in der1 dargestellte Druckgerät in einem Zwischenbetriebszustand eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung, -
3 das in1 und2 dargestellte Druckgerät in einem zweiten Betriebszustand, -
4 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 a schematic representation of a first embodiment of the invention in a first operating state, -
2 that in the1 illustrated printing device in an intermediate operating state, a schematic representation of a second embodiment of the invention, -
3 this in1 and2 illustrated printing device in a second operating state, -
4 a flow diagram of the method according to the invention.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF EMBODIMENTS
Das Wirkprinzip dieses Druckgeräts beruht darauf, dass über ein Steuerorgan, das den Druckzylinder in eine erste und zweite Druckkammer aufteilt und das zwischen einer ersten und zweiten Arbeitsstellung im Druckzylinder verstellbar ist, über ein Stellelement ein Dichtungskörper verstellt wird, der eine Austrittsöffnung verschließt oder freilegt.The operating principle of this printing device based on the fact that via a control member which divides the impression cylinder into a first and second pressure chamber and which is adjustable between a first and second working position in the pressure cylinder, via a control element, a sealing body is adjusted, which closes or exposes an outlet opening.
Dabei wird zunächst durch die Zufuhr eines Fluides in beide Druckkammern ein hoher Druck aufgebaut. Anschließend wird das Fluid aus der zweiten Druckkammer abgelassen, dadurch entsteht eine Druckdifferenz zwischen den beiden Druckkammern, die dazu führt, dass das Steuerorgan - zunächst in seiner ersten Arbeitsstellung - in seine zweite Arbeitsstellung verstellt wird und dabei ggf. über ein Stellelement den Dichtungskörper so verstellt, dass dieser die Austrittsöffnung freigibt.In this case, a high pressure is initially built up by the supply of a fluid in both pressure chambers. Subsequently, the fluid is discharged from the second pressure chamber, thereby creating a pressure difference between the two pressure chambers, which causes the control element - initially in its first working position - is adjusted to its second operating position and possibly adjusted via an actuating element, the seal body in that it releases the outlet opening.
Durch die Austrittsöffnung gelangt dann das unter Druck stehende Fluid schlagartig in einen Bereich der Anlage, in dem die Druckwelle aufgebaut werden soll. Diese Druck- oder Schockwelle löst dann an den Wänden bzw. an Einbauten anhaftende Ablagerungen (Schlacke, Asche etc.). In einem Brennraum oder anderen rauchgasführenden Bereichen sind das typischerweise Ablagerungen bzw. Verbrennungsreste, die sich als Feststoffe und Schlacke an den Wänden der Brennkammer bzw. an Einbauten oder an in den Brennraum bzw. andere Bereiche hineinragenden Wärmetauscherelementen ablagern. Die durch die Schockwelle abgelösten Feststoffe können dabei auch während des Betriebes über die vorgesehene Asche- bzw. Schlackenabfuhr aus dem Brennraum entfernt werden. In seiner einfachsten Ausführungsform weist das Druckgerät einen ersten Druckanschluss auf, über den das Fluid in die erste bzw. die zweite Druckkammer zugeführt wird und aus dieser auch wieder abgeführt wird. Zusätzlich ist ein Absperrorgan vorgesehen, welches die erste und zweite Druckkammer kommunizierend miteinander verbindet bzw. deren Verbindung untereinander auch unterbrechen kann. Beim Druckaufbau ist das Absperrorgan geöffnet. Dadurch wird bei der Fluidzufuhr über den ersten Druckanschluss in beiden Druckkammern der gleiche Druck aufgebaut.Through the outlet then the pressurized fluid then passes abruptly into an area of the system in which the pressure wave is to be built up. This pressure or shock wave then dissolves on the walls or on internals adherent deposits (slag, ash, etc.). In a combustion chamber or other flue-gas-carrying areas, these are typically deposits or incineration residues which are deposited as solids and slag on the walls of the combustion chamber or on internals or on heat exchanger elements projecting into the combustion chamber or other areas. The detached by the shock wave solids can also be removed during operation on the proposed ash or slag removal from the combustion chamber. In its simplest embodiment, the pressure device has a first pressure connection, via which the fluid is supplied into the first and the second pressure chamber and is also discharged therefrom. In addition, a shut-off device is provided, which connects the first and second pressure chamber communicating with each other or their connection with each other can interrupt. When pressure builds up the shut-off valve is open. As a result, the same pressure is built up in the fluid supply via the first pressure port in both pressure chambers.
Bei dem Fluid handelt es sich beispielsweise um Wasserdampf, der zugeführt und den Druckzylinder insgesamt unter Druck setzt, wobei durch die Verbindung zwischen erster und zweiter Druckkammer dort jeweils der gleiche Druck herrscht. Nach dem Druckaufbau werden der erste Druckanschluss und das Absperrorgan geschlossen. Zum Auslösen des Druckstoßes wird dann der Druck lediglich in der zweiten Druckkammer abgebaut (über den ersten Druckanschluss). Die dadurch entstehende Druckdifferenz zwischen erster und zweiter Druckkammer bewegt das Steuerorgan aus der ersten Arbeitsstellung in die zweite Arbeitsstellung und hebt den Dichtungskörper von der Ausgangsöffnung, die dann freigegeben wird.The fluid is, for example, water vapor, which is supplied and pressurizes the pressure cylinder as a whole, with the same pressure prevailing there through the connection between the first and second pressure chambers. After the pressure has built up, the first pressure connection and the shut-off device are closed. To trigger the pressure surge, the pressure is then reduced only in the second pressure chamber (via the first pressure port). The resulting pressure difference between the first and second pressure chamber moves the control member from the first working position to the second working position and lifts the sealing body from the outlet opening, which is then released.
Der Druckbehälter kann als kreiszylindrischer Druckzylinder gestaltet sein, aber auch andere Behälterformen und -gestalten (z.B. kugelförmig, linsenförmig) umfassen. Das Steuerorgan kann dann beispielsweise eine flexible Membran sein, die direkt über ein Verbindungselement oder ein Stellelement mit dem Dichtungskörper gekoppelt ist und die an ihren Umfangsrändern mit der Innenwand des Druckbehälters verbunden ist, sodass dieser in zwei Druckkammern aufgeteilt wird. Herrscht der gleiche Druck in den beiden Druckkammern wird keine Stellkraft auf diese Membran ausgeübt. Entsteht jedoch in der zweiten Druckkammer ein Unterdruck (bzw. in der ersten ein Überdruck) so wird die Membran in Richtung zweite Druckkammer verstellt und löst dabei den Dichtungskörper von der Austrittsöffnung.The pressure vessel may be designed as a circular cylindrical pressure cylinder but may also include other container shapes and shapes (e.g., spherical, lenticular). The control member may then be, for example, a flexible membrane which is coupled directly to the seal body via a connecting element or an actuator and which is connected at its peripheral edges to the inner wall of the pressure vessel so that it is divided into two pressure chambers. If the same pressure prevails in the two pressure chambers, no actuating force is exerted on this diaphragm. However, if a negative pressure (or an overpressure in the first one) arises in the second pressure chamber, the diaphragm is adjusted in the direction of the second pressure chamber, thereby releasing the sealing body from the outlet opening.
In einer anderen Ausführung ist das Steuerorgan als im Druckbehälter verschieblicher Kolben ausgebildet und mit dem Absperrorgan gekoppelt. Ein solcher Kolben erlaubt einen sehr stabilen Druckzylinder und erlaubt es auch, je nach Kolbenabmessung und Zylinderwandstärken, mit sehr hohen Drücken zu arbeiten.In another embodiment, the control member is designed as a displaceable piston in the pressure vessel and coupled to the obturator. Such a piston allows a very stable pressure cylinder and also allows, depending on the piston size and cylinder wall thicknesses, to work with very high pressures.
In einer Ausführung ist das Steuerorgan (z.B. der Druckkolben) über ein als Stellstange ausgebildetes Stellelement mit dem Dichtungskörper verbunden. So kann der Kolben relativ weit entfernt vom Dichtungskörper angeordnet werden. Damit kann der Innenraum des Druckzylinders, d.h. das Volumen der ersten Druckkammer, den die Stellstange durchsetzt, relativ groß ausgebildet werden und damit ein großes Fluid-/Dampf- oder Gasvolumen realisiert werden, welches eine sehr starke Druckwelle ermöglicht. So eine Stellstange erlaubt auch eine schlanke (längliche), drucktechnisch günstige Bauweise des Druckzylinders. So kann auch mit niedrigen Wandstärken des Druckbehälters ein sehr druckfester Zylinder realisiert werden.In one embodiment, the control member (e.g., the plunger) is connected to the seal body via an actuator formed as an actuator rod. Thus, the piston can be arranged relatively far away from the seal body. Thus, the interior of the printing cylinder, i. the volume of the first pressure chamber, which passes through the actuating rod, are made relatively large and thus a large fluid / vapor or gas volume can be realized, which allows a very strong pressure wave. Such a control rod also allows a slim (elongated), technically favorable construction of the printing cylinder. Thus, even with low wall thicknesses of the pressure vessel, a very pressure-resistant cylinder can be realized.
In einer Ausführung ist das Absperrorgan in einer die erste und zweite Druckkammer verbindenden Leitung angeordnet. Dies geschieht beispielsweise in Form einer Bypass-Leitung, welche erste und zweite Druckkammer des Druckzylinders verbindet, in der das Absperrorgan, beispielsweise als ein Absperrhahn, angeordnet ist. So ein Absperrhahn kann von außen manuell oder auch ferngesteuert verstellt werden.In one embodiment, the obturator is arranged in a line connecting the first and second pressure chamber. This happens, for example, in the form of a bypass line, which connects the first and second pressure chamber of the pressure cylinder, in which the obturator, for example, as a stopcock, is arranged. Such a stopcock can be adjusted manually from the outside or remotely controlled.
In einer Ausführung ist das Absperrorgan in einer den Stellkolben selbst durchsetzenden Verbindungsleitung zwischen erster und zweiter Druckkammer angeordnet. Bei dieser Ausführung kann der Druckausgleichseffekt bei Zufuhr des Fluides und die Erzeugung des Differenzdrucks zwischen den beiden Druckkammern beispielsweise über ein Rückschlagventil realisiert werden. Dies ist dann die beiden Druckkammern verbindend im Stellkolben angeordnet. Dies erlaubt eine besonders einfache Ausführung, bei der beispielsweise der erste Druckanschluss in die zweite Druckkammer mündet und das Rückschlagventil aus der zweiten Druckkammer in Richtung erste Druckkammer durchgängig ist. Dadurch kann während der Fluidzufuhr (beim Druckaufbau) das Fluid durch das Rückschlagventil über die zweite Druckkammer auch in die erste Druckkammer gelangen. Es findet also ständig ein Druckausgleich statt.In one embodiment, the obturator in a control piston itself passing through the connecting line between the first and second pressure chamber is arranged. In this embodiment, the pressure equalization effect can be realized when supplying the fluid and the generation of the differential pressure between the two pressure chambers, for example via a check valve. This is then arranged connecting the two pressure chambers in the actuating piston. This allows a particularly simple embodiment, in which, for example, the first pressure port opens into the second pressure chamber and the check valve from the second pressure chamber in the direction of the first pressure chamber is continuous. As a result, during the fluid supply (during pressure build-up), the fluid can also reach the first pressure chamber through the check valve via the second pressure chamber. So there is always a pressure equalization instead.
Ist der Druckaufbau abgeschlossen kann nun ebenfalls über den ersten Druckanschluss der Überdruck aus der zweiten Druckkammer abgebaut werden. Durch den Differenzdruck zwischen zweiter und erster Druckkammer schließt das Rückschlagventil und die Druckwirkung in der ersten Druckkammer bewirkt ein Verschieben des Kolbens im Druckzylinder, verstellt damit den Dichtungskörper, der die Austrittsöffnung frei gibt, während der Stellkolben aus seiner ersten in die zweite Arbeitsstellung bewegt wird.Once the pressure buildup has been completed, the overpressure from the second pressure chamber can now also be reduced via the first pressure connection. Due to the differential pressure between the second and first pressure chamber closes the check valve and the pressure effect in the first pressure chamber causes a displacement of the piston in the pressure cylinder, adjusted so that the sealing body, which releases the outlet opening, while the actuating piston is moved from its first to the second working position.
In einer Ausführung wird der Druckaufbau über eine Heizeinrichtung realisiert, welche das in den Druckzylinder (die beiden Druckkammern) zugeführte Fluid soweit erhitzt, dass dieses einen Phasenwechsel von flüssig nach gasförmig erfährt. Ein solcher Phasenwechsel von flüssig nach gasförmig bewirkt einen sehr starken Druckanstieg durch den sehr hohen Volumenzuwachs beim Übergang von flüssig nach gasförmig. Damit kann der Druckaufbau mit einer relativ geringen Ausgangsmenge (Volumen) des zunächst flüssigen Fluides bewirkt werden. Der Druckaufbau kann damit beispielsweise sehr einfach mit Wasser, das verdampft wird, realisiert werden. Damit steht ein sehr leicht verfügbares und völlig ungefährliches Fluid zur Verfügung. Das Einströmen von einem Dampfstoß in einen Brennraum kann unter Umständen sogar beim Betrieb einer Verbrennungsanlage erfolgen, ohne dass der Verbrennungsprozess nachhaltig dabei gestört wird.In one embodiment, the pressure build-up is realized via a heating device which heats the fluid fed into the pressure cylinder (the two pressure chambers) to such an extent that it experiences a phase change from liquid to gaseous. Such a phase change from liquid to gaseous causes a very strong increase in pressure due to the very high volume increase during the transition from liquid to gaseous. Thus, the pressure build-up can be effected with a relatively small starting amount (volume) of the initially liquid fluid. The pressure build-up can thus be realized, for example, very simply with water that is evaporated. This is a very readily available and completely safe fluid available. The inflow of a steam pulse into a combustion chamber may even occur during operation of an incinerator, without the combustion process being disturbed sustainably.
Es gibt dabei Ausführungen bei denen die Heizeinrichtung direkt auf den Druckbehälter selbst wirkt oder auf einen eigenen Heizbehälter, der zunächst das flüssige Fluid enthält, das dann dort über die Heizeinrichtung verdampft wird. Dieses Gas oder der Dampf wird dann über entsprechende Koppelleitungen oder auch über den ersten Druckanschluss in den Druckbehälter geleitet.There are embodiments in which the heater acts directly on the pressure vessel itself or on its own heating tank, which initially contains the liquid fluid, which is then evaporated there via the heater. This gas or steam is then passed via corresponding coupling lines or via the first pressure port in the pressure vessel.
Es gibt Ausführungen bei denen neben dem ersten Druckanschluss zur Zufuhr des Fluides in die erste Druckkammer ein zweiter Druckanschluss zur Abfuhr des Fluides aus der zweiten Druckkammer vorgesehen ist. Eine solche Anordnung erlaubt es, dass für den Druckstoß erforderliche Fluidvolumen weiter zu erhöhen, indem dieses, wie oben bereits beschrieben, beispielsweise aus einem zusätzlichen getrennten Heizbehälter in die erste Druckkammer zugeführt wird und bis zum vollständigen Druckaufbau auch in die zweite Druckkammer. Bei der anschließenden Trennung der beiden Druckkammern voneinander über das Absperrorgan wird dann der Druck über den zweiten Druckanschluss aus der zweiten Druckkammer abgebaut, über den Kolben wird der Dichtungskörper von der Austrittsöffnung gelöst. Bei entsprechenden Leitungsquerschnitten zwischen dem Heizbehälter und der ersten Druckkammer kann ein sehr großes Fluidvolumen sowohl aus der ersten Druckkammer als auch aus dem Heizbehälter direkt oder einem mit verdampftem Fluid gefüllten Zusatzbehälter schlagartig in den Brennraum entweichen und dort eine sehr nachhaltige Druckwelle aufbauen. Eine solche Ausführung ist insbesondere für sehr großvolumige Brennräume geeignet.There are embodiments in which, in addition to the first pressure connection for supplying the fluid into the first pressure chamber, a second pressure connection for removing the fluid from the second pressure chamber is provided. Such an arrangement makes it possible to further increase the volume of fluid required for the surge pressure by supplying it, as already described above, for example, from an additional separate heating vessel into the first pressure chamber and also to the second pressure chamber until the pressure builds up completely. In the subsequent separation of the two pressure chambers from each other via the obturator, the pressure is then reduced via the second pressure port from the second pressure chamber, via the piston, the sealing body is released from the outlet opening. With appropriate line cross-sections between the heating tank and the first pressure chamber, a very large volume of fluid from both the first pressure chamber and from the heating tank directly or filled with vaporized fluid additional container suddenly escape into the combustion chamber and build there a very sustainable pressure wave. Such an embodiment is particularly suitable for very large-volume combustion chambers.
In einer Ausführung wird das Steuerorgan über ein Federelement in seiner ersten Arbeitsstellung gehalten. Damit wird sichergestellt, dass die Austrittsöffnung immer dann verschlossen ist, wenn in beiden Druckkammern der gleiche Druck herrscht. Das heißt, die Austrittsöffnung, die eine Verbindung zwischen der Brennkammer und dem Druckbehälter bildet, und damit möglicherweise zur Außenwelt, ist selbstschließend. Sie ist nur dann geöffnet, wenn sich das unter Druck stehende Fluid durch die Austrittsöffnung bei Überdruck in der ersten Druckkammer austritt. Sobald der Druckstoß beendet ist und der Druckausgleich zwischen erster und zweiter Druckkammer erfolgt ist, schließt die Feder die Austrittsöffnung. Damit besteht auch nie die Gefahr, dass über den Druckzylinder bzw. die Austrittsöffnung schädliche oder giftige Brenngase durch das Druckgerät aus der angeschlossenen Brennkammer austreten können.In one embodiment, the control member is held by a spring element in its first working position. This ensures that the outlet opening is always closed when the same pressure prevails in both pressure chambers. That is, the exit port, which forms a connection between the combustion chamber and the pressure vessel, and thus possibly to the outside world, is self-closing. It is only open when the pressurized fluid exits through the outlet opening at positive pressure in the first pressure chamber. Once the surge has ended and the pressure equalization between the first and second pressure chamber has taken place, the spring closes the outlet opening. Thus there is never the danger that harmful or toxic combustion gases can escape through the pressure device from the connected combustion chamber via the pressure cylinder or the outlet opening.
In einer Ausführung ist eine Federeinrichtung vorgesehen, welche zwischen dem Steuerorgan und dem Dichtungskörper derart wirkt, dass der Dichtungskörper beim Verstellen des Steuerorgans aus seiner ersten in seine zweite Arbeitsstellung eine durch die Federeinrichtung beschleunigte Freigabebewegung ausführt und die Austrittsöffnung zusätzlich beschleunigt freigelegt wird. Dies ermöglicht einen explosiven und damit sehr wirkungsvollen Druckstoß in der Brennkammer.In one embodiment, a spring device is provided which acts between the control member and the sealing body such that the sealing body executes an accelerated by the spring means release movement when adjusting the control member from its first to its second working position and the outlet opening is additionally exposed accelerated. This allows an explosive and thus very effective pressure surge in the combustion chamber.
Bei einer Ausführung ist die Austrittsöffnung in einem Flanschbauteil ausgebildet, welches einen Boden des Druckzylinders bildet. An so einem Flanschbauteil kann auf einfache Weise die Austrittsöffnung mit entsprechenden Dichtflächen zum Dichtungskörper ausgebildet werden (mechanisch bearbeitetes Drehteil). Dieser Flansch kann auch gleichzeitig als Anschlusselement für die Brennkammer dienen. Der Flansch kann beispielsweise über eine Schraubverbindung mit der Brennkammer verbunden werden. In einer anderen Ausführung ist der Flansch direkt in eine Wand der Brennkammer eingeschweißt.In one embodiment, the outlet opening is formed in a flange, which forms a bottom of the printing cylinder. On such a flange component can be easily formed with corresponding sealing surfaces to the sealing body the outlet opening (mechanically machined rotary member). This flange can also serve as a connecting element for the combustion chamber at the same time. The flange can be connected, for example via a screw with the combustion chamber. In another embodiment, the flange is welded directly into a wall of the combustion chamber.
In ähnlicher Weise kann so ein Flansch auch direkt oder indirekt mit einem Zylinderohr, welches den Körper des Druckbehälters definiert, verbunden (verschweißt, verschraubt, angeflanscht) werden.Similarly, such a flange may also be connected (welded, screwed, flanged) directly or indirectly to a cylinder tube defining the body of the pressure vessel.
Bei einer Ausführung ist vorgesehen, dass eine Brennkammer oder ein Bereich einer Verbrennungsanlage mit wenigstens einem Druckgerät gemäß der vorliegenden Erfindung versehen ist. Je nach Größe dieses Bereiches, der Brennkammer oder des Brennraumes können auch mehrere solcher Druckgeräte vorgesehen werden. Dabei kann die Anordnung so gewählt werden, dass bei einem gleichzeitigen oder zeitlich aufeinander abgestimmten Betrieb der einzelnen Druckgeräte die in der Brennkammer aufzubauende Druckwelle in besonders wirksamer Weise gestaltet und beeinflusst werden kann.In an embodiment it is provided that a combustion chamber or a region of a combustion plant is provided with at least one pressure device according to the present invention. Depending on the size of this area, the combustion chamber or the combustion chamber and several such pressure equipment can be provided. In this case, the arrangement can be chosen so that in a simultaneous or timed operation of the individual pressure equipment, the pressure wave to be built up in the combustion chamber can be designed and influenced in a particularly effective manner.
In einer Ausführung ist dabei die Brennkammer mit einer Außenwand versehen, in welche die Austrittsöffnung des Druckgeräts mündet. Bei dieser Ausführung kann die Druckwelle direkt aus dem Druckgerät - also ohne zusätzliche Rohrverbindung - im Innenraum des Brennraumes aufgebaut werden.In one embodiment, the combustion chamber is provided with an outer wall into which the outlet opening of the pressure device opens. In this embodiment, the pressure wave directly from the pressure device - ie without additional pipe connection - are constructed in the interior of the combustion chamber.
Eine weitere Ausführung betrifft ein Reinigungsverfahren für einen Bereich einer Verbrennungsanlage (z.B. eine Brennkammer) bei dem Folgendes ausgeführt wird: Druckaufbau in der ersten und zweiten Druckkammer des Druckgeräts, Schließen des Absperrorgans zwischen erster und zweiter Druckkammer, Druckabbau in der zweiten Druckkammer, Öffnen der Austrittsöffnung und Druckwellenaufbau im Bereich der Anlage. Dieses Verfahren erlaubt durch eine sehr einfache druckgesteuerte Funktion einen präzisen und reproduzierbaren Druckwellenaufbau.A further embodiment relates to a cleaning method for an area of an incinerator (eg a combustion chamber) in which pressure build-up in the first and second pressure chambers of the pressure apparatus, closure of the obturator between the first and second pressure chambers, pressure reduction in the second pressure chamber, opening of the outlet opening and pressure wave structure in the area of the plant. This procedure allows by a very simple pressure-controlled function a precise and reproducible pressure wave build-up.
In einer weiteren Ausgestaltung dieses Verfahrens wird dazu zunächst ein (flüssiges) Fluid in die erste und zweite Druckkammer und/oder in einen Heizbehälter eingefüllt. Anschließend wird das Fluid soweit aufgeheizt, dass es verdampft. So kann dann mit einem geringen Ausgangsvolumen des Fluides ein sehr großes Volumen zum Auslösen der Druckwelle im vorgesehen Bereich der Anlage zur Verfügung gestellt werden, ohne dass das Verfahren dadurch wesentlich erschwert würde.In a further embodiment of this method, first of all, a (liquid) fluid is introduced into the first and second pressure chambers and / or into a heating container. Subsequently, the fluid is heated to the extent that it evaporates. Thus, with a small initial volume of the fluid, a very large volume for triggering the pressure wave in the intended area of the plant can be made available, without the process thereby becoming considerably more difficult.
Zurückkommend zur
Der Dichtungskörper
Die Stellstange
Ein erster Druckanschluss
Ein zweiter Druckanschluss
Eine Überfüllsicherung
Ein Heizelement
Optional (alternativ oder in Ergänzung zum Heizelement
Anstelle des Absperrorgans
Funktion und Verfahrensablauf bei Verwendung des Druckgeräts
Dabei stellt die Bypass-Leitung
Anschließend wird das Medium im Druckzylinder
Alternativ wird nur die erste Druckkammer
Die Verbindung zwischen erster und zweiter Druckkammer
Dadurch entsteht eine Druckdifferenz zwischen der ersten und zweiten Druckkammer
Dabei verschiebt sich der Kolben
Sobald zwischen Dichtungskörper
Ein zweiter Reinigungseffekt entsteht dadurch, dass der Dampf oder ein Dampf-Flüssigkeitsgemisch in Poren der heißen Schlacken eintritt bzw. in Spalten zwischen den Bauteilen und den Ablagerungen und durch die dort vorhandene Überhitzung erneut verdampft und so die Schlacke zersprengt bzw. Ablagerungen von dem Bauteil ablöst.A second cleaning effect arises from the fact that the steam or a vapor-liquid mixture enters into pores of the hot slags or evaporated again in gaps between the components and the deposits and by the overheating existing there and thus shatters the slag or detaches deposits from the component ,
Dabei hebt der Kolben
Der Boden des Druckzylinders
In alternativer Ausführung ist das Flanschelement
Das in der
- - A Druckaufbau in der ersten und zweiten Druckkammer
8 ,9 des Druckgerätes1 , - - B Schließen des Absperrorgans
10 zwischen erster und zweiter Druckkammer (8 ,9 ), - - C Druckabbau in der zweiten Druckkammer
9 , - - D Öffnen der Austrittsöffnung
6 und - - E Druckwellenaufbau in der Brennkammer
7 .
- A pressure build-up in the first and second pressure chambers
8th .9 of the printing device1 . - - B Closing the obturator
10 between first and second pressure chambers (8th .9 ) - - C pressure reduction in the
second pressure chamber 9 . - - D opening the outlet
6 and - - E pressure wave buildup in the combustion chamber
7 ,
Dabei umfasst der Schritt C Druckabbau in der zweiten Druckkammer
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Druckgerätprinting device
- 22
- Druckzylinderpressure cylinder
- 33
- Kolben / StellorganPiston / actuator
- 44
- Stellstangecontrol rod
- 4a4a
- Anschlagelementstop element
- 55
- Dichtungskörperseal body
- 66
- Austrittsöffnungoutlet opening
- 77
- Innenraum (Brennkammer)Interior (combustion chamber)
- 88th
- erste Druckkammerfirst pressure chamber
- 99
- zweite Druckkammersecond pressure chamber
- 1010
- Absperrorganshutoff
- 1111
- Bypassleitungbypass line
- 1212
- Federsystemspring system
- 1313
- Kolbenbodenpiston crown
- 13a13a
- Führungselementguide element
- 1414
- erster Druckanschussfirst pressure connection
- 1515
- erster Absperrhahnfirst stopcock
- 1616
- Heizelementheating element
- 1717
- Entlüftungsleitung (optional)Vent line (optional)
- 18 18
- Absperrhahn (optional)Stopcock (optional)
- 1919
- zweiter Druckanschlusssecond pressure connection
- 2020
- zweiter Absperrhahnsecond stopcock
- 2121
- Flanschelementflange
- 2222
- Behälterwandcontainer wall
- 2323
- externe Heizungexternal heating
- 2424
- Füllspiegelfilling level
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 1067349 A2 [0006]EP 1067349 A2 [0006]
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Applications Claiming Priority (1)
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1067349A2 (en) | 1997-01-17 | 2001-01-10 | Francis Zilka | Device, system and method for on-line explosive deslagging |
CA2963474A1 (en) * | 2017-04-06 | 2017-08-22 | Danny Livshitz | Variable frequency fluid pulse generator |
-
2017
- 2017-11-03 DE DE102017125713.6A patent/DE102017125713A1/en not_active Ceased
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R086 | Non-binding declaration of licensing interest | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |