DE29515904U1

DE29515904U1 - Düsenhalterungsanordnung

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Publication number: DE29515904U1
Application number: DE29515904U
Authority: DE
Original assignee: JOHANN BISCHL FEINMECHANIK GMB
Current assignee: Bischl Feinmechanik/electronic De GmbH
Priority date: 1995-10-06
Filing date: 1995-10-06
Publication date: 1997-01-30
Anticipated expiration: 2005-10-07

Description

DÜSENHALTERUNGSANORDNUNG

Die Erfindung betrifft eine Düsenhalterungsanordnung zur Halterung einer in einem Brennraum eines Verbrennungsofens angeordneten Düse zum Einsprühen von die Schadstoffemission reduzierenden Zusatzstoffen in den Brennraum während des Brennbetriebs.

Es ist bekannt, bei Verbrennungsöfen, wie beispielsweise Öfen zum Verbrennen von Müll, in den Brennraum flüssige Zusatzstoffe einzusprühen, um die Emission von bei der Verbrennung entstehenden Schadstoffen zu reduzieren. So werden beispielsweise Ammoniakwasser oder Harnstofflösung in Brennräume eingesprüht, um die Emission von Stickoxiden zu reduzieren.

Bei einer aus der G 89 07 742 Ul bekannten Vorrichtung wird ein die Schadstoffemission reduzierender Zusatzstoff aus einer Zweistoffdüse mit Hilfe eines Trägermediums in einem Brennraum versprüht. Um eine intensive und gleichmäßige Vermengung der eingesprühten Zusatzstoffe mit den bei der Verbrennung entstehenden Rauchgasen zu ermöglichen, sind bei einer bekannten Anlage an einer Brennraumwandung mehrere Düsen angebracht, welche die zu versprühenden Zusatzstoffe jeweils in einem gerichteten Sprühkegel in den Brennraum einsprühen. Da die chemischen Reaktionen der Zusatzstoffe mit den Schadstoffen im Rauchgas häufig in engen Temperaturbereichen ablaufen, ist es wichtig, die

Zusatzstoffe gerichtet in die Regionen des Brennraums zu sprühen, in welchen optimale Temperaturbedingungen für den Ablauf der gewünschten Reaktionen herrschen. Bei den bekannten Düsen ist das Einstellen einer vorbestimmten Sprührichtung nur unter Schwierigkeiten zu bewerkstelligen, zudem ändern sich die Bedingungen in einem Verbrennungsofen in Abhängigkeit von dem zu verbrennenden Gut ständig, so daß ein einmal eingestellter Sprühwinkel unter Umständen zu einem späteren Zeitpunkt nicht mehr zu einer optimalen Schadstoffreduzierung führen kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Halterung für eine Düse der oben genannten Art anzugeben, welche eine einfache Einstellung der Sprührichtung der Düse ermöglicht.

Die Erfindung geht dabei aus von einer Düsenhalterungsanordnung zur schwenkbaren Halterung einer in einem Brennraum eines Verbrennungsofens angeordneten Düse zum Einsprühen von die Schadstoffemission reduzierenden Zusatzstoffen in den Brennraum während des Brennbetriebs, wobei die Düse an einen im montierten Zustand eine Öffnung in einer Brennraumwandung durchsetzenden Rohrkörper zur Zuführung der Zusatzstoffe von außerhalb des Brennraums zur Düse gehalten ist. Für eine derartige Düse wurde vorgeschlagen, den Rohrkörper mit einem teilkugelförmig umgrenzten, außerhalb des Brennraums angeordneten Haltekugelteil zu versehen und dieses Haltekugelteil in einer Kugel-Halterung zu fassen, welche ihrerseits an der Brennraumwandung gehalten ist. Diese Anordnung bildet eine kugelgelenkige Halterung des Rohrkörpers an der Brennraumwandung und somit eine Möglichkeit, die Sprührichtung der Düse zu verändern. Gekennzeichnet ist die Erfindung dadurch, daß die Kugel-Halterung an der Brennraumwandung um eine zur Brennraumwandung im wesentlichen senkrechte Drehachse drehbar gehalten ist und daß ein erster Stellantrieb vorgesehen ist, um die Kugel-Halterung relativ zur Brennraumwandung zu drehen.

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Durch die kugelgelenkige Halterung des Haltekugelteils in der Kugel-Halterung ist es zunächst möglich, den Sprühwinkel der Düse auf einen vorbestimmten Winkel relativ zur Ebene der Brennraumwandung einzustellen. Da aus mechanischen Gründen unter Umständen der Verschwenkbereich der kugelgelenkigen Halterung begrenzt ist, ist insbesondere vorgesehen, eine Düse am Ende des Rohrkörpers anzubringen, welche die zu versprühenden Zusatzstoffe unter einem Winkel relativ zu einer Rohrkörper-Längsachse versprüht. Hierdurch ist eine zusätzliche Möglichkeit gegeben, den zur Verfügung stehenden Bereich an Sprühwinkeln zu vergrößern. Insbesondere können hiermit Sprührichtungen erzielt werden, die nahezu parallel zur Brennraumwandung verlaufen.

Nach erfolgter Einstellung des Sprühwinkels relativ zur Ebene der Brennraumwandung durch Betätigen der kugelgelenkigen Halterung ist es durch Betätigen des Stellantriebs zusätzlich möglich, die Kugel-Halterung um eine zur Ebene der Brennraumwandung im wesentlichen senkrechte Drehachse zu drehen, wobei sich die Rohrkörper-Längsachse und somit auch die Sprührichtung der Düse auf einer Kegelmantelfläche bewegen. Somit kann die Versprührichtung der Düse mittels des Stellantriebs auch während des Betriebs verändert werden und zur Erzielung einer optimalen Schadstoffreduzierung an die momentanen Verbrennungsbedingungen in dem Brennraum angepaßt werden.

Um einen einfachen Aufbau der kugelgelenkigen Halterung zu bilden, ist vorgesehen, daß die Kugel-Halterung zwei Komponenten aufweist, von denen jede an einem anderen von zwei auf gegenüberliegenden Seiten einer Durchmesserebene des Haltekugelteils liegenden Ringbereichen des Haltekugelteils anliegt. Beispielsweise können die beiden Komponenten durch zwei das teilkugelförmig umgrenzte Haltekugelteil zumindest teilweise umgreifende Teilkugelschalen gebildet sein.

Bevorzugterweise ist an der der Brennraumwandung zugewandten Seite der Kugel-Halterung eine Dreh-Gleitfläche vorgesehen, welche an einer brennraumseitigen Dreh-Gleitfläche anliegt. Hiermit ist ein

Drehlager gebildet, welches einfach und robust ist und den harten Bedingungen, insbesondere den hohen Temperaturen, an der Brennraumwandung standhält. Insbesondere ist dabei vorgesehen, die Dreh-Gleitfläche an einer mit der Brennraumwandung fest verbundenen und mit der Düsenhalterung zu einer Baueinheit vereinigten Grundplatte anzubringen. Durch den Einsatz einer derartigen Grundplatte ist es möglich, die Düsenhalterungsanordnung auf der Grundplatte zu montieren und auf ihre Funktion zu überprüfen und sie erst anschließend durch Verbinden der Grundplatte mit der Brennraumwandung an der Brennraumwandung anzubringen.

Bevorzugterweise ist wenigstens ein Halteelement vorgesehen, welches mit der Brennraumwandung oder mit einer die Düsenhalterungsanordnung an der Brennraumwandung haltenden Grundplatte fest verbunden ist und welches ein an der Kugel-Halterung vorgesehenes, zur Drehachse konzentrisches Ringschultersegment nach radial einwärts übergreift. Das Ringschultersegment kann beispielsweise durch einen an die Dreh-Gleitfläche der Kugel-Halterung anschließenden kragenartigen Vorsprung gebildet sein, der sich über einen Teil des Umfangs der Kugel-Halterung erstreckt. Insbesondere ist auch vorgesehen, daß sich das Ringschultersegment über den ganzen Umfang der Kugel-Halterung erstreckt. Ebenso kann das Halteelement als Ring an dem gesamten Umfang des Ringschultersegments anliegen, oder es können einzelne in Umfangsrichtung mit Abstand angeordnete Halteelemente vorgesehen sein, welche in Umfangsrichtung nur an Teile des Ringschultersegments angreifen.

Um eine einfache und robuste Drehung der Kugel-Halterung um die Drehachse zu ermöglichen, ist vorgesehen, daß ein Ritzel des Stellantriebs in eine Verzahnung eingreift, welche zumindest an einem Umfangsteilbereich des Ringschultersegments vorgesehen ist. Mit einer entsprechenden Ansteuerung des Stellantriebs kann somit durch Drehen des Ritzels eine stufenlose Verstellung der Einsprührichtung der Düse erzielt werden.

Sind beispielsweise im Drehbereich der Düse mechanische Hindernisse vorhanden oder besteht beispielsweise die Gefahr, daß bei einer zu weit ausgeführten Drehung Versorgungsleitungen zur Zuführung der zu versprühenden Stoffe an den Rohrkörper beschädigt werden, so ist ein nur eingeschränkter Drehbereich der Kugel-Halterung durch den Stellantrieb sicherzustellen. Hierzu ist bevorzugterweise an wenigstens einem Ende der Verzahnung ein Verzahnungsfreischnitt vorgesehen, in welchem das Ritzel, sollte es sich bis zum Ende der Verzahnung bewegen, eingriffsfrei drehbar ist.

Aufgrund von thermischen Spannungen, welche an der Brennraumwandung eines Verbrennungsofens entstehen können, ist es möglich, daß zur Drehung der Kugelhalterung relativ zur Brennraumwandung große Lagerkräfte überwunden werden müssen. Bevorzugterweise ist deshalb zum Antrieb des Ritzels eine zwischen dem Elektromotor und dem Ritzel angeordnete Untersetzungsgetriebekomponente vorgesehen. Eine kompakte Ausführung der Untersetzungsgetriebekomponente wird hierbei durch die Verwendung eines Planetenantriebs oder/und eines Schneckenantriebs erreicht, wobei der Schneckenantrieb zudem den Vorteil einer sicheren Selbsthemmung des Stellantriebs bietet.

Bevorzugterweise verläuft die Läuferachse des Elektromotors hierbei im wesentlichen in Richtung der Drehachse des Ritzels, wodurch der relativ temperaturempfindliche Elektromotor genügenden Abstand von der während des Brennbetriebd heißen Brennraumwandung erhalten kann. Um den Motor zusätzlich vor Temperatureinflüssen zu schützen, welche durch Wärmeleitung von der Brennraumwandung über die Untersetzungsgetriebekomponente auf den Elektromotor übertragen werden, ist die Untersetzungsgetriebekomponente bevorzugterweise mit einem zwischen einer Getriebeeingangsseite und einer Getriebeausgangsseite geteilten Gehäuse ausgeführt, wobei zwischen den einzelnen Gehäuseteilen jeweils eine thermisch isolierende Trennwand angeordnet ist. Ein zusätzlicher Schutz vor hohen Temperaturen wird für den Elektromotor dann erreicht, wenn die Untersetzungsgetriebekomponente in mehreren Ebenen geteilt ist

— foentsprechend zwischen den einzelnen Gehäuseteilen jeweils thermisch isolierende Trennwände angeordnet sind.

Um einen Brennbetrieb mit minimaler Schadstoffemission erzielen zu können, ist es notwendig, die Drehstellung der Kugel-Halterung relativ zur Brennraumwandung zu erfassen. Bevorzugterweise wird hierzu ein Drehpotentiometer verwendet, welches an der Untersetzungsgetriebekomponente befestigt ist, da dort ein einfacher Abgriff der Drehstellung, gegebenenfalls mittels einer weiteren Schneckenuntersetzung, möglich ist. Zur Erfassung von Endstellungen eines vorbestimmten Drehbereichs durch eine Steuerung des Stellantriebs ist bevorzugterweise vorgesehen, daß mit der Brennraumwandung oder der Kugel-Halterung ein Endschalter fest verbunden ist. Dieser Endschalter ist von wenigstens einem Nocken betätigbar, welcher an der jeweils anderen Komponente - Brennraumwandung oder Kugel-Halterung - befestigt ist und, um eine Feineinstellung des Drehbereichs zu ermöglichen, in Drehumfangsrichtung verschiebbar ist.

Bevorzugterweise ist das Haltekugelteil in der Kugel-Halterung festklemmbar, so daß die Sprührichtung zur Drehachse einen vorbestimmten Winkel einnimmt. Durch die Klemmverbindung ist ein einfaches Einstellen und Fixieren des Winkels zwischen der Sprührichtung und der Drehachse möglich, durch Betätigen des Stellantriebs ist dann weiterhin eine Änderung der Sprührichtung in den Brennraum während des Brennbetriebs und damit eine optimierte Schadstoffreduzierung möglich.

Alternativ zu einer festklemmbaren Halterung des Haltekugelteils in der Kugel-Halterung ist vorgesehen, daß der Winkel zwischen der Sprührichtung und der Drehachse durch einen zweiten Stellantrieb veränderbar ist, indem das Haltekugelteil in der Kugel-Halterung um eine die Drehachse schneidende Schwenkachse schwenkbar gehalten ist. Hierdurch ist es möglich, die Sprührichtung zur Erzielung einer optimalen Schadstoffreduzierung in zwei Koordinaten frei einzustellen.

Um die Schwenkachse festzulegen und ein Drehen des Kugelhalteteils in der Kugel-Halterung um die Längsachse des Rohrkörpers zu verhindern, ist bevorzugterweise vorgesehen, an aufeinander zu weisenden Seiten der Kugel-Halterung oder des Haltekugelteils eine im wesentlichen in Richtung der Rohrkörperlängsachse sich erstreckende Führungsnut und an der jeweils anderen Komponente Kugel-Halterung oder Haltekugelteil - einen in die Führungsnut eingreifenden Vorsprung anzubringen*

Bevorzugterweise umfaßt der zweite Stellantrieb eine an dem Rohrkörper schwenkbeweglich aber drehfest befestigte Gewindestange, in welche eine von einem an der Kugel-Halterung schwenkbeweglich befestigten Elektromotor in Drehung versetzbare Gewindemutter eingreift.

Zur Kühlung des Elektromotors des ersten oder/und zweiten Stellantriebs ist insbesondere vorgesehen, an der der Motorabtriebswelle entgegengesetzten Seite des Elektromotors einen separat angetriebenen Lüfter zu befestigen. Dadurch, daß der Lüfter separat und insbesondere während des Betriebs des Verbrennungsofens permanent angetrieben ist, kann der Elektromotor ständig durch Umgebungsluft gekühlt werden und kann somit an der heißen Brennraumwandung ständig betriebsbereit bleiben. Der Lüfter erzeugt dabei einen Luftstrom entlang der Motorwandung, welche bevorzugterweise mit einem verrippten Kühlkörper versehen ist.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine Düsenhalterungsanordnung im Schnitt entlang der Drehachse,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Ebene quer zur Drehachse und auf Teile der in der Fig. 1 gezeigte Düsenhalterungsanordnung und

Fig. 3 eine Variante der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform.

In Fig. 1 ist eine Düsenhalterungsanordnung 1 zur Halterung eines Düsenkörpers 3 an einer Brennraumwandung 5 eines Verbrennungsofens dargestellt. An der Außenseite der Brennraumwandung 5 ist zur thermischen Isolierung des Verbrennungsofens eine Isoliermaterialschicht 7 angebracht, welche im Bereich um eine Öffnung 9 in der Brennraumwandung 5 ausgespart ist. Die Öffnung 9 wird von dem Düsenkörper 3 derart durchsetzt, daß ein Düsenkopf 11 innerhalb des Brennraums und Zuführungsanschlüsse 13, 15 für im Inneren des Brennraums zu versprühende Zusatzstoffe außerhalb des Brennraums angeordnet sind. Ein die Zuführungsanschlüsse 13, 15 mit dem Düsenkopf 11 verbindender Rohrkörper 17 ist in einem mittleren Bereich in einem torusförmigen Körper mit kugelförmiger Außenoberfläche, dem Haltekugelteil 19 gefaßt, welcher als Teil der Düsenhalterungsanordnung 1 zur Halterung des Düsenkörpers 3 an der Brennraumwandung 5 dient.

Die Düse kann beispielsweise zur Feinzerstäubung von Ammoniakwasser verwendet werden, welches über den Zuführungsanschluß 15 und ein innerhalb des Rohrkörpers 17 konzentrisch angeordnetes Zuführungsrohr 21 in eine Verwirbelungskammer 23 des Düsenkopfes 11 geleitet wird. Dort findet eine intensive Vermischung mit Preßluft statt, welche über den Anschluß 13 und ein weiteres, das Zuführungsrohr 21 konzentrisch umschließendes Zuführungsrohr 25 zum Düsenkopf 11 geleitet wird. Das Gemisch aus Ammoniakwasser und Preßluft tritt über eine Düsenöffnung 27 unter einem Winkel &agr; zur Rohrkörperlängsachse 2 9 in den Brennraum des Verbrennungsofens aus.

Um die Austrittsrichtung der zu versprühenden Zusatzstoffe aus dem Düsenkopf 11 relativ zur Ebene der Brennraumwandung 5 zu variieren, ist der Düsenkörper 3 durch die Düsenhalterungsanordnung 1 schwenkbar an der Brennraumwandung 5 gehalten. Die kugelförmige Außenfläche des Haltekugelteils 19 ist dabei zwischen zwei Ringscheiben 31 und 33, welche jeweils teilkugelschalenförmige Innenflächen aufweisen, mit denen sie von gegenüberliegenden Seiten einer Durchmesserebene des Haltekugelteils 19 an dieses angreifen, gehalten.

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In Figur 2 ist eine Draufsicht auf eine Ebene der Brennraumwandung 5 und auf die mit der Brennraumwandung 5 fest verbundenen Teile der Düsenhalterungsanordnung 1 dargestellt. Zur übersichtlicheren Darstellung ist in der Figur 2 der Düsenkörper 3 aus den eine Kugel-Halterung bildenden Ringscheiben 31 und 3 3 entnommen.

Die beiden Ringscheiben 31 und 33 sind mittels Schrauben 34 derart gegeneinander verspannbar, daß das Haltekugelteil 19 zwischen diesen festklemmtbar ist und die Rohrkörperlängsachse 29 und somit auch die Sprührichtung unter einem vorbestimmten Winkel zur Ebene der Brennraumwandung 5 verlaufen. Die Ringscheibe 33 liegt mit einer planen, der Brennraumwandung 5 zuweisenden Seite 35 an einer ebenfalls planen Fläche 37 einer Grundplatte 39 an. Die Grundplatte 39 ist mittels Schrauben 41 an der Brennraumwandung 5 gehalten und weist eine Öffnung 43 auf, welche von dem Düsenkörper 3 durchsetzt ist und in welche sich ein Teil des Haltekugelteils 19 erstreckt. In dem dem Haltekugelteil 19 zuweisenden Innenrand der Öffnung 43 ist eine Dichtung 45 gehalten, welche die Grundplatte 3 9 gegenüber dem Haltekugelteil 19 abdichtet, so daß Verbrennungsrückstände aus dem Brennraum zum einen nicht entweichen können und zum anderen die aufeinander zu weisenden Flächen des Haltekugelteils 19 einerseits und der beiden Ringscheiben 31, 33 andererseits nicht verschmutzen.

Die Ringscheibe 33 weist an ihrem Außenumfang bezüglich einer Drehachse 53 einen nach radial außen vorspringenden Kragen 4 7 auf, welcher sich über den gesamten Umfang der Ringscheibe 33 erstreckt. Ein mittels Schrauben 49 mit der Grundplatte 39 verbundener Haltering 51 umgreift den Kragen 47, wobei er an dessen Zylinderaußenmantelfläche und an dessen von der Grundplatte weg weisenden Seite angreift. Durch den Haltering 51 ist die Ringscheibe 33 und somit das zwischen den Ringscheiben 31 und 33 festgeklemmte Haltekugelteil 19 um die Drehachse 53 drehbar an der Grundplatte 3 9 und an der Brennraumwandung 5 gehalten. Somit läßt die Düsenhalterungsanordnung 1 zwei Freiheitsgrade zur Einstellung der Sprührichtung des Düsenkopfes 11 zu: Zum einen kann der Winkel

zwischen der Sprührichtung und der Ebene der Brennraumwandung 5 in der kugelgelenkigen Halterung des Haltekugelteils 19 zwischen den beiden Ringscheiben 31, 33 eingestellt werden, zum anderen kann über die drehbare Halterung der Ringscheibe 33 an der Grundplatte 3 9 eine Verschwenkung der Sprührichtung auf einer Mantelfläche eines Kegels mit einem in der kugelgelenkigen Halterung eingestellten Kegelöffnungswinkel verändert werden.

Die Drehung der Ringscheibe 33 um die Drehachse 53 erfolgt über einen Stellantrieb 55, welcher einen Elektromotor 57 aufweist, der mit einem als erste Untersetzungsgetriebekomponente vorgesehenen Planetengetriebe 59 fest verbunden ist und dieses antreibt, wobei das Planetengetriebe 59 seinerseits ein als zweite Untersetzungsgetriebekomponente vorgesehenes Stirnradgetriebe 61 antreibt. Das Planetengetriebe 59 ist an eine Getriebeeingangsseite 63 des Stirnradgetriebes 61 angeflanscht, an einer Getriebeausgangsseite 65, an der das Stirnradgetriebe 61 an der Grundplatte 3 9 gehalten ist, ist ein Abtriebsritzel 67 des Stellantriebs 55 vorgesehen, welches in eine an der Ringscheibe 33 vorgesehene AuSenverzahnung 69 eingreift. Durch Drehen des Abtriebsritzels 67 wird die AuSenverzahnung 69 in Umfangsrichtung der Ringscheibe 33 verschoben und damit der Rohrkörper 17 um die Drehachse 53 gedreht. Die Drehstellung der Ringscheibe 33 relativ zur Grundplatte 3 9 wird durch ein Drehpotentiometer 71 erfaßt, welches an einem Gehäuse 73 des Stirnradgetriebes 61 gehalten ist und welches über Eingriff in eine Schnecke 75 des Stirnradgetriebes 61 verdreht wird.

Die Drehung der Ringscheibe 33 um die Drehachse 53 ist auf einen vorbestimmten Drehbereich beschränkt, da eine Beschädigung von nicht dargestellten flexiblen Zuleitungen zu den Zuführungsanschlüssen 13, 15 zu vermeiden ist. Zu diesem Zweck sind an der Ringscheibe 31 zwei elektrische Endschalter 77 befestigt, welche durch einen an dem Haltering 51 befestigten, relativ zur Grundplatte feststehenden Nocken 79 betätigt werden. Durch den Winkel, den die beiden Endschalter 77 in bezug auf die Drehachse 53 zueinander einnehmen, ist der vorgesehene Drehbereich definiert.

Zur Feineinstellung dieses Drehbereichs ist der Nocken 79 in Umfangsrichtung verschiebbar an dem Haltering 51 befestigt. Um selbst bei einem Ausfall der Endschalter 77 eine sichere Beschränkung des Drehbereichs zu gewährleisten, ist die Außenverzahnung 69, welche sich über einen Teilbereich einer Umfangsaußenseite des Kragens 47 erstreckt, an ihren Enden mit einem Freischnitt 81 versehen, in welchem das Ritzel, sollte es die Verzahnung 69 über den vorgesehenen Drehbereich hinaus bewegen, eingriffsfrei drehen kann und somit ein weiteres Drehen um die Drehachse 53 relativ zur Grundplatte 39 verhindert.

Um den Elektromotor 57 vor den unter Umständen hohen Temperaturen, die an der Brennraumwandung 5 auftreten können, zu schützen, ist das Gehäuse 73 des Stirnradgetriebes 61 zwischen seiner Getriebeeingangsseite 63 und seiner Getriebeausgangsseite 65 in zwei Gehäuseteile 83 und 85 unterteilt. Zwischen den beiden Gehäuseteilen ist eine thermisch isolierende Trennwand 87 eingefügt, welche die Wärmeleitung von der Brennraumwandung 5 zum Elektromotor 57 hin unterdrückt. Weitere thermisch isolierende Trennwände 88 und 89 sind zwischen dem Gehäuseteil 85 und der Grundplatte 3 9 sowie zwischen dem Gehäuseteil 83 und dem Planetengetriebe 59 angeordnet. Des weiteren wird durch einen unabhängig von dem Elektromotor 57 angetriebenen Lüfter 91 ein permanenter Luftstrom zur Kühlung des Elektromotors 57 aufrecht erhalten. Der Lüfter 91 ist an der der Abtriebsseite entgegengesetzten Seite des Elektromotors 57 angeordnet und bläst Umgebungsluft in Richtung zur Brennraumwandung 5. Um einen guten Wärmeaustausch zwischen dem Elektromotor 57 und der zirkulierenden Luft zu gewährleisten, sind der Elektromotor 57 und das Planetengetriebe 59 mit einem gemeinsamen verrippten Kühlkörper 93 versehen. Der zwischen den Rippen des Kühlkörpers 93 geführte Luftstrom dient somit zur Kühlung des Elektromotors 57 und des Planetengetriebes 59 und hält diese Komponenten an der heißen Brennraumwandung 5 ständig betriebsbereit.

In der Fig. 3 ist eine Variante der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Erfindung in einem der Fig. 1 entsprechenden Schnitt dargestellt. Dabei sind Komponenten, die Komponenten in den Fig.

1 und 2 entsprechen, jeweils mit gleichen Bezugsziffern, zur Unterscheidung jedoch mit einem zusätzlichen Buchstaben versehen. Zu deren Erläuterung wird jeweils auf die gesamte vorangehende Beschreibung Bezug genommen.

Im Unterschied zu der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform erfolgt bei der in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsform die Einstellung des Winkels zwischen einer Rohrkörperlängsachse 29b und der Ebene einer Brennraumwandung 5b durch einen zweiten Stellantrieb 101. Dieser umfaßt, ähnlich wie ein Stellantrieb 55b zur Drehung einer Ringscheibe 33b um eine Drehachse 53b relativ zu einer Grundplatte 39b, einen Elektromotor 103 und ein Planetengetriebe 105, zur Kühlung derselben ist ebenfalls ein koaxial zur Läuferachse des Elektromotors 103 angeordneter Lüfter 10 9 samt einem Kühlkörper 111 vorgesehen. Der Stellantrieb 101 ist über eine gelenkige Verbindung durch einen Zapfen 113 schwenkbeweglich an einem an der Ringscheibe 31b befestigten Auslegearm 115 gehalten.

Mit einer Getriebeausgangswelle des Planetengetriebes 105 ist eine Gewindemutter 117 drehfest verbunden. In die Gewindemutter 117 greift eine Gewindestange 119 ein, welche an dem Rohrkörper 17b über ein Gelenk 121 schwenkbeweglich, aber drehfest, verbunden ist. Ein Zapfen 123 des Gelenks 121 und der Zapfen 113 verlaufen parallel zur Brennraumwandung 5b und einer die Drehachse 53b senkrecht schneidenden Schwenkachse 125. Eine durch den Elektromotor 103 angetriebene Drehung der Gewindemutter 117 relativ zu der Gewindestange 119 führt zu einer Veränderung des Abstands zwischen den beiden Zapfen 113 und 123 und damit zu einer Verstellung des Winkels zwischen der Rohrkörperlängsachse 25b und der Ebene der Brennraumwandung 5b. Um diese Schwenkbewegung zu ermöglichen, ist das Haltekugelteil 19b nicht, wie in der Ausführungsform der Fig. 1 und 2, zwischen den beiden Ringscheiben 31b und 33b festgeklemmt, sondern mit geringem Spiel schwenkbeweglich gehalten. Um eine Drehung des Haltekugelteils 19b relativ zu den Ringscheiben 31b, 33b um die Rohrkörperlangsachse 25b zu verhindern, ist in das Haltekugelteil 19b eine sich in Richtung

der Rohrkörperlängsachse 25b erstreckende Führungsnut 127 eingearbeitet, in welche ein in der Ringscheibe 31b gehaltener und nach radial einwärts ragender Stift 129 eingreift.

Es stehen somit bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung zwei Stellantriebe 55 und 101 zur Verfugung, welche eine unabhängige Verstellung des Winkels der Sprührichtung relativ zur Ebene der Brennraumwandung sowie innerhalb der Ebene der Brennraumwandung ermögli chen.

Die Elektromotoren 57 und 103 der Stellantriebe 55, 101 sind mit einer Steuerelektronik der Verbrennungsanlage verbunden und werden von dieser in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Verbrennungsanlage angesteuert, um durch eine Verstellung der Sprührichtung des Düsenkopfes 11 eine optimierte Reduktion der Emission der bei der Verbrennung in dem Verbrennungsraum entstehenden Schadstoffe zu erzielen.

26.09.95 /ju/anmeldungen/fs-13024-bes+ans

Claims

ANSPRUCHE

1. Dusenhalterungsanordnung zur schwenkbaren Halterung einer in einem Brennraum eines Verbrennungsofens angeordneten Düse (11) zum Einsprühen von die Schadstoffemission reduzierenden Zusatzstoffen in den Brennraum während des Brennbetriebs, wobei die Düse (11) an einem im montierten Zustand eine Öffnung (9) in einer Brennraumwandung (5) durchsetzenden Rohrkörper (17) zur Zuführung der Zusatzstoffe von außerhalb des Brennraums zur Düse (11) gehalten ist und der Rohrkörper (17), um eine kugelgelenkige Halterung zu bilden, mit einem teilkugelförmig umgrenzten, außerhalb des Brennraums angeordneten Haltekugelteil (19) versehen ist, welches in einer Kugel-Haiterung (31, 33) gefaßt ist, die ihrerseits an der Brennraumwandung (5) gehalten ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Kugel-Halterung (31, 33) an der Brennraumwandung (5) um eine zur Brennraumwandung (5) im wesentlichen senkrechte Drehachse (53) drehbar gehalten ist und daß ein erster Stellantrieb (55) vorgesehen ist, um die Kugel-Halterung (31, 33) relativ zur Brennraumwandung (5) zu drehen.

2. Dusenhalterungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel-Halterung (31, 33) zwei Komponenten (31, 33) aufweist, von denen jede an einem anderen von zwei auf gegenüberliegenden Seiten einer Durchmesserebene des Haltekugelteils (19) liegenden Ringbereichen des Haltekugelteils (19) anliegt.

3. Dusenhalterungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel-Halterung (31, 33) an ihrer der Brennraumwandung (5) zugewandten

Seite eine Dreh-Gleitfläche (35) aufweist, mit der sie an einer brennraumseitigen Dreh-Gleitfläche anliegt, insbesondere an einer Dreh-Gleitfläche (37) anliegt, die an einer mit der Brennraumwandung (5) fest verbundenen und mit der Düsenhaiterungsanordnung (1) zu einer Baueinheit vereinigten Grundplatte (3 9) vorgesehenen ist.

. Düsenhai terungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur drehbaren Halterung der Kugel-Halterung (31, 33) an der Brennraumwandung (5) wenigstens ein Halteelment (51) vorgesehen ist, welches mit der Brennraumwandung (5) fest verbunden, insbesondere an einer mit der Düsenhalterungsanordnung (1) zu einer Baueinheit vereinigten und mit der Brennraumwandung (5) fest verbundenen Grundplatte (3 9) angebracht ist und wenigstens ein an der Kugel-Halterung (31, 33) vorgesehenes zur Drehachse (53) konzentrisches Ringschultersegment (47) nach radial einwärts übergreift.

5. Düsenhalterungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Umfangsteilbereich des Ringschultersegments (47) mit einer Verzahnung

(69) versehen ist, in welche ein Ritzel (67) des Stellantriebs (55) eingreift.

6. Düsenhalterungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einem Ende der Verzahnung (69) ein Verzahnungsfreischnitt (81) vorgesehen ist, in dem das Ritzel (67) eingriffsfrei drehbar ist.

7. Düsenhalterungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (55) zum Antrieb des Ritzels (67) wenigstens eine von einem Elektromotor (57) angetriebene Untersetzungsgetriebe-

komponente (59, 61), insbesondere eine Untersetzungsgetriebekomponente mit einem Schneckenantrieb oder/und einem Planetenantrieb, aufweist.

8. Düsenhalterungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Läuferachse des Elektromotors

(57) im wesentlichen in Richtung der Drehachse des Ritzels (69) verläuft.

9. Düsenhalterungsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Untersetzungsgetriebekomponente (61) mit einem zwischen einer Getriebeeingangsseite (63) und einer Getriebeausgangsseite (65) geteilten Gehäuse (73) , insbesondere einem in mehreren Ebenen geteilten Gehäuse (73) , ausgeführt ist und daß zwischen den einzelnen Gehäuseteilen (83, 85) jeweils eine thermisch isolierende Trennwand (87) angeordnet ist.

10. Düsenhalterungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur elektrischen Erfassung der Drehstellung der Kugel-Halterung (31, 33) relativ zur Brennraumwandung (5) ein Drehpotentiometer (71) an der Untersetzungsgetriebekomponente (61) befestigt ist.

11. Düsenhalterungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung wenigstens einer Endstellung eines vorbestimmten Drehbereichs der Kugel-Halterung (31, 33) relativ zur Brennraumwandung (5) wenigstens ein mit der Brennraumwandung (5) oder mit der Kugel-Halterung (31, 33) fest verbundener Endschalter (77) vorgesehen ist, welcher von wenigstens einem an der jeweils anderen Komonente - Brennraumwandung (5) oder Kugel-Halterung (31, 33) - befestigten Nocken (79) betätigbar ist,

wobei der Nocken (79) zur Feineinstellung des Drehbereichs in Drehumfangsrichtung verschiebbar ist.

12. Dusenhalterungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Haltekugel teil (19) in der Kugel-Halterung {31, 33) derart festgeklemmbar ist, daß die Sprührichtung zur Drehachse (53) einen vorbestimmten Winkel einnimmt.

13. Dusenhalterungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Haltekugelteil (19b) in der Kugel-Halterung (31b, 33b) um eine die Drehachse (53b) schneidende Schwenkachse (125) schwenkbar gehalten ist und zur Einstellung des Winkels zwischen einer Rohrkorperlängsachse (25b) und der Brennraumwandung (5b) ein zweiter Stellantrieb (101) vorgesehen ist.

14. Dusenhalterungsanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß an aufeinander zu weisenden Seiten der Kugel-Halterung (31b, 33b) oder des Haltekugelteils (19b) eine im wesentlichen in Richtung der Rohrkörper-Längsachse (25b) sich erstreckende Führungsnut (127) und an der jeweils anderen Komponente Kugel-Halterung (31b, 33b) oder Haltekugelteil (19b) - ein in die Führungsnut (12 7) eingreifender Vorsprung (129) vorgesehen sind.

15. Dusenhalterungsanordnung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Stellantrieb (101) eine an dem Rohrkörper (17b) schwenkbeweglich aber drehfest befestigte Gewindestange (119) umfaßt, in welche eine von einem an der Kugel-Halterung (31b, 33b) schwenkbeweglich befestigten Elektromotor (109) in Drehung versetzbare Gewindemutter (117) eingreift.

16. Düsenhalterungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kühlung des Elektromotors (57, 103) des ersten oder/und zweiten Stellantriebs (55, 101) ein separat angetriebener Lüfter (91, 10 9) vorgesehen ist, welcher an der der Motorabtriebsseite entgegengesetzten Seite des Elektromotors (57, 103) befestigt ist und einen Luftstrom entlang einem an dem Elektromotor (57, 103) angebrachten, insbesondere verrppten, Kühlkörper (93, 111) erzeugt.

26.09.95 /ju/anmeldungen/fs-13 024-bes+ans