DE3006721A1

DE3006721A1 - Vorrichtung zum reinigen von verbrennungskammern

Info

Publication number: DE3006721A1
Application number: DE19803006721
Authority: DE
Inventors: Roger L Bredeweg; George J Sitek
Original assignee: Leco Corp
Current assignee: Leco Corp
Priority date: 1979-03-02
Filing date: 1980-02-22
Publication date: 1980-09-04
Also published as: DE3006721C2; US4234541A

Description

Vorrichtung zum Reinigen von Verbrennungskammern

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen von Brennkammern, wie sie für Analysegeräte Verwendung finden und befaßt sich insbesondere mit einer Vorrichtung zum Reinigen der Innenfläche einer hierzu verwendeten Brennkammer.

Bei VerbrennungssySternen, wie sie in der US-PS 3 923 vom 2. Dezember 197"5 (Sitek et al., übertragen an Leco Corporation) beschrieben sind, wird ein Quarzrohr als Brennkammer verwendet. Ein Probenkörper wird in einen Tiegel innerhalb des Rohres eingesetzt und durch eine Induktionsspule zum Verbrennen des Probenkörpers erwärmt. Die austretenden Gase werden anschließend analysiert, um ein oder mehrere Elemente bzw. Bestandteile der Probe zu bestimmen. Das so verwendete Verbrennungsrohr kann in vielen Verfahrenszyklen gefahren werden; nach jeder Verbrennung jedoch neigen Oxide und andere Verunreinigungen, die typischerweise während des Verbrennungsprozesses austreten, dazu, sich als Überzug auf der Innenseite des Rohres abzusetzen und können, wenn sie nicht entfernt werden, die Genauigkeit anschließender Analysen stören.

In der Vergangenheit wurden Verbrennungsrohre durch das Bedienungspersonal durch Abbürsten mittels einer Drahtbürste von Hand gereinigt. Dieser Vorgang ist nicht nur zeitraubend und mühsam; das Verbrennungsrohr wird vielmehr auch während Handhabung und Reinigung einer Bruchgefahr ausgesetzt.

Verbrennungssysteme der oben in der Patentschrift beschriebenen Art und Systeme wie Model Nr. CS-46,

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im Handel erhältlich von Leco Corporation, St. Joseph, Michigan, umfassen ein Filter im Gasströmungsweg zwischen der Quelle für oxidierendes Gas bzw. Trägergas, beispielsweise Sauerstoff und der Analysiervorrichtung zum Entfernen partikelförmigen Materials aus den Verbrennungsgasen einer Probe. Bei den bekanntgewordenen Anordnungen war es notwendig, entweder das Filtermedium zu ersetzen oder von Hand das Sieb des Filters zu entfernen und zu reinigen. Diese Notwendigkeit sowie der Zwang, von Hand das Verbrennungsrohr zu reinigen, führt zu zusätzlicher Arbeit des Bedienungspersonals und Nachteilen hinsichtlich der Stillstandszeit des Analysiergeräts.

Durch die Vorrichtung nach der Erfindung sollen die bei den bekannten Maßnahmen auftretenden Probleme durch eine Reinigungsanordnung überwunden werden, die integral mit dem Analysiergerät konstruiert und mit einem Ende der Brennkammer gekoppelt ist, um ein in Längsrichtung sich bewegendes Reinigungselement zu schaffen, das über einen beachtlichen Teil der Länge der Brennkammer gedreht und geführt werden kann und dabei deren Innenwandungen reinigt. Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist ein Staubfilter in einem Gehäuse für den Reinigungsmechanismus eingebaut und ist selbst-• reinigend, indem ein momentanes Gasdruckdifferential angelegt wird und hierdurch partikelförmige Materialien von den Wandungen der Filtermedien entfernt werden.

Die Erfindung geht somit aus von einer Vorrichtung zum Reinigen einer Brennkammer, in der feste oder flüssige Proben für nachfolgende Gasanalysen hieraus verbrannt werden und zeichnet sich aus durch ein Gehäuse zur beweglichen Lagerung eines Reinigungselementes; ein vom Gehäuse getragenes Reinigungselement mit Einrichtungen zur Bewegung des Reinigungselements aus einer ersten Stellung außerhalb der Brennkammer in Reinigungswirkstellungen innerhalb der Brennkammer,

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wobei das Gehäuse Einrichtungen aufweist, um das Gehäuse mit einer Brennkammer zu koppeln , damit das Reinigungselement in die Brennkammer eintreten kann.

Die Brennkammer hat also wenigstens ein offenes Ende; der Reinigungsmechanismus ist abgedichtet gegen wenigstens ein Ende der Brennkammer positioniert. Das Reinigungselement ist in Längsrichtung aus einer ersten Stellung im Mechanismus, und zwar zurückgezogen aus der Brennkammer in Stellungen beweglich, die unter Entfernung zur ersten Stellung innerhalb der Brennkammer liegen, um die Innenfläche der Brennkammer zu reinigen. Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist in einem Teil mit dem Reinigungsmechanismus das Filtermedium ausgebildet, welches im Gasströmungsweg in einer Quelle oxidierenden Gases zu einem Analysiergerät angeordnet ist, um partikelförmige Verbrennungsnebenprodukte einer Probe zu sammeln. Einrichtungen sind vorgesehen, um das eingesetzte Filter im Gehäuse zu reinigen und das entfernte partikelförmige Material zu sammeln.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist das Reinigungselement gegen die Brennkammer abgeschirmt.

Durch die Konstruktion wird vorteilhaft der Brennkammerreinigungsmechanismus integral mit dem Verbrennungsofen sowie einem Filtermedium ausgebildet, das an Ort und Stelle gereinigt werden kann.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigen in

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Fig. 1 eine auseinandergezogene teilperspektivische Darstellung eines Brennofens mit der Vorrichtung nach der Erfindung;

'Fig. 2 ein vergrößerter vertikaler Teilschnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung nach der Erfindung.

Nach Fig. 1 ist ein Brennofen 10 mit einer Induktionsspule 12 dargestellt, die durch eine innerhalb des Ofengehäuses 14 untergebrachte Hochfrequenzquelle gespeist wird. Die Induktionsspule umgibt ein Quarzverbrennungsrohr 16 konzentrisch, und erwärmt einen Probekörper, beispielsweise einen Stahl von 1 g oder eine ähnliche Probe zu Analysezwecken. Die Probe ist innerhalb eines keramischen Tiegels der in der US-PS 3 100 155 vom 6. August 1963 CH.C. Wagner, übertragen auf Leco) beschriebenen Art beispielsweise angeordnet. Der Tiegel wird innerhalb der Mitte des in Längsrichtung sich erstreckenden zylindrischen Verbrennungsrohres 16 mittels einer am Ofen angebrachten vertikal beweglichen zylindrischen Konsole 18 positioniert und ist nach oben beweglich, um den Tiegel etwa innerhalb der Mitte der Induktionsspule 12 zu positionieren.

Ein schalenform!ges Dichtungselement 13 trägt eine Konsole 18 und eine Dichtung 11 ist über dem Ende des Rohres 16 positioniert und erfaßt unter Abdichtung die Schale 13 sowie den Boden 21, wenn die Konsole 18 in der angehobenen Stellung sich befindet. Der Schalenkörper 13 wird vertikal-durch eine mit einem Zylinder verbundene Kolbenstange 9 bewegt. Eine Partikelentfernungslcitung 118 erstreckt sich in das trichterförmige Innere der Schale 13, benachbart der Stange 9, und steht mit einem offenen Ende 23 in Verbindung mit der Innenseite des Verbrennungsrohres über Schlitze 8, um Sauerstoff an

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die Brennkammer zu liefern und um partikalförmiges Material in unten beschriebener Weise zu entfernen.

Der in Fig. 1 gezeigte Ofen umfaßt einen Brennrohr und Induktionsspule umgebenden Käfig 15, der an der Seite 17 ein Maschengeflecht 15 trägt, wodurch während des Betriebs die Brennkammer einsichtig wird, jedpch eine Hochfrequenzabschirmung gewährleistet ist. Der Käfig hat eine Decke 25 mit einem Durchlaß 27 für das Rohr 16 sowie einen Boden 21 mit einem Durchlaß für das Rohr.

Ein innerhalb des Tiegels positionierter Probekörper wird durch die Induktionsspule auf Temperaturen von etwa 930⁰C .(1700⁰F) erwärmt, verbrennt den Probekörper in einer Sauerstoffatmosphäre und liefert damit eine Gasprobe für die Analysenzwecke. Die Anordnung kann daher beispielsweise verwendet werden, um den Kohlenstoff- und Schwefelgehalt einer Stahlprobe zu analysieren; in diesem Fall wird das Kohlenstoffelement in Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd umgewandelt, während der Schwefel in Schwefeldioxyd umgewandelt wird, der anschließend an ein Analysegerät 20 (Fig. 2) gegeben wird, um die Menge der gasförmigen Bestandteile zu bestimmen.

Unter Abdichtung oberhalb der Brennkammer mit dem Rohr nach der bevorzugten Ausführungsform ist der Reinigungsund Filtermechanismus 30 nach der Erfindung angebracht, der nun mit Bezug auf Fig. 2 näher beschrieben wird.

Nach Fig. 2 umfaßt die Brennkammer ein Quarzrohr 16 mit einem erweiterten glockenförmigen oberen Ende 15', das das untere Ende des Reinigungsfiltermechanismus 30 aufnimmt. Der Reinigungsmechanismus 30 umfaßt ein zylindrisches Gehäuse 32 mit einem horizontalen und nach außen weisenden Halteflansch 34 nahe dem unteren oder

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ersten Ende eines zylindrischen Vorsprungs 36, der unter den Flansch 34 reicht und eine Ringausnehmung auf der Außenfläche nahe dem Ende zur Aufnahme einer Sicherungsscheibe 38 umfaßt. Der äußere Durchmesser des zylindrischen Vorsprungs 36 ist derart, daß er etwas kleiner als der Innendurchmesser des glockenförmigen Endes 15' der Brennkammer 16 ist, derart, daß er hier hinein, wie Fig. 2 zeigt, reicht, wobei die Sicherungsscheibe 38 unter Abdichtung das obere Ende der Brennkammer gegen das Gehäuse 32 schließt. Das längliche zylindrische Gehäuse 32 endet an einem oberen Ende in einem zweiten Flansch 39 und umfaßt eine Ringnut 40 zur Aufnahme einer Sicherungsscheibe 42 hierin.

Eine Abdeckung 44 mit einem in Längsrichtung axial ausgerichteten Durchlaß 46 ist so positioniert, daß sie in das obere oder zweite Ende des Gehäuses 32 durch einen Ringbund 54 eines länglichen zylindrischen Filterelements 50 schließt. Das Filter ist in Form eines Zylinders gestaltet und umfaßt ein zweilagiges Sieb oder dergleichen mit einer gröberen Außenlage mit einem 30 χ 30 mesh Sieb und lagert ein feines 5 Mikron mesh Innensieb (d.h. auf der den Längsachsen des Gehäuses 32 gegenüberliegenden Seite). Beide Siebe bestehen aus rostfreiem Stahl und sind verschleiß- und erosionsbeständig. Die Siebe 52 sind an gegenüberliegenden Enden durch einen oberen Ringbund 54 und einen unteren Ringbund 56 gesichert. Der obere Bund 54 umfaßt ein Paar in Längsrichtung unter Abstand vorgesehener Ringausnehmungen auf sich gegenüberliegenden Seiten zur Aufnahme von Sicherungsscheiben 53 bzw. 42, wodurch unter Abdichtung die Abdeckung 44 gegen das obere Ende des Gehäuses 32 geschlossen wird. Der untere Bund 56 umfaßt in ähnlicher Weise eine Ringnut zur Auf-

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nähme einer Sicherungsscheibe 57, wodurch unter Abdichtung das Filter gegen die innere zylindrische Wandung des Gehäuses 32 gelagert wird. Das Filter SO ist koaxial innerhalb des Gehäuses 32 positioniert und bildet eine Innenkammer 58 sowie eine ringförmige Außenkammer 62.

Auf der zylindrischen Verlängerung 36 des Gehäuses 32 längs dessen zylindrischer Innenseite befindet sich ein Spiralgang 35 quadratischen Querschnitts mit einer Steigung von vier Gängen pro Zoll (2,5 cm). Der Spiralgang 35 dient zum Verwirbeln der Verbrennungsgase um den Innendurchmesser des unteren Endes des Gehäuses 32 und schützt den weiter unten genauer beschriebenen Reinigungsmechanismus.

Das Gehäuse 32 zum Reinigen der Vorrichtung ist an der Decke 25 des Ofens 14 durch einen Flansch 34 befestigt und mittels Schrauben 29 gesichert, um sicher die Lage des Gehäuses zu positionieren, wobei dessen unteres Ende unter Abdichtung innerhalb des oberen Endes der Brennkammer 16 gelagert ist.

Innerhalb des Gehäuses 32 ist eine bewegliche Reingigungseinrichtung 60 mit einem Abschirmelement 70, einem Reinigungselement 80, einem Distanzteil 90 sowie Antriebseinrichtungen 100 zur Bewegung des Reinigungselements vorgesehen. Das Distanzelement 90 umfaßt eine Zylinderstange mit einer Gewindestange 9 2 am unteren Ende, auf der zunächst eine Verriegelungsscheibe 94 und anschließend das Reinigungselement 80 positioniert wird. Das Reinigungselement 80 umfaßt eine kreisförmige Drahtbürste 82 aus rostfreiem Stahl. Der Durchmesser der Drahtbürste ist geringfügig größer als der Innendurchmesser des Verbrennungsrohrs 16, um die Innenfläche der Brennkammer in unten zu beschriebener Weise abzukratzen· Die Bürste

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ist als ein Teil zwischen oberen und unteren Scheibenträgern 84 bzw. 86 permanent gelagert und fest gegen die Ringschulter 95 des Distanzteils 90 und der Verriegelungsscheibe 94 mittels des kreisförmigen Abschirmelements 70 gehalten. Die Bürste wird so auf Wellenausbildungen gelagert, die zum Teil das Distanzteil 90 sowie die Antriebseinrichtungen 100 bilden. .

Das Abschirmelement 70 umfaßt eine mit Innengewinde versehene öffnung 72, die dem Gewinde 92 des Gewindevorsprungs auf dem Distanzteil 90 entspricht. Das Abschirm- oder Stopfenelement 70 hat einen Durchmesser derart, daß sich ein Spalt von etwa 0,0125 cm (0,005 inch) bezüglich des Endes des Spiralgangs 35 sowie eine longitudinale Länge ergibt, die im wesentlichen die gleiche wie die longitudinale Länge des Spiralgangs 35 ist. Befindet sich die Bürste 82 in der ersten oder zurückgezogenen in ausgezogenen Linien in Fig. 2 gezeigten Lage, so ist das Abschirmelement 70 bezüglich des Spiralgangs 35 ausgebildet und bildet eine Abschirmung für die Bürste 82.

Das Distanzteil 90 umfaßt einen sich in Axialrichtung erstreckenden Durchlaß 96, der über die Länge des Distanzteils sich erstreckt*und ein Lanzenrohr 97 umfaßt, das vom Ende des Vorsprungs 9 2 nach unten reicht. Die Lanze 97 besteht aus einem rostfreien Stahlrohr mit 1/8 Zoll Außendurchmesser, welches mit Preßsitz in den Durchlaß 96 eingetrieben ist, um Sauerstoff in die offene Mündung eines nicht dargestellten Tiegels zu blasen, um die Verbrennung in an sich bekannter Weise zu unterstützen. Das obere Ende des Distanzteils 90 umfaßt einen Durchlaß mit Innengewinde 98 zur Aufnahme eines mit Außengewinde versehenen Vorsprungs 102 in Zuordnung zur Antriebseinrichtung 100, die teilweise eine Welle 1Ö4

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umfaßt. Einen in Axialrichtung sich erstreckenden Durchlaß 106, der vom Ende des Gewindevorsprungs 102 nach oben reicht und in Verbindung mit einer radial sich erstreckenden Öffnung 105, die durch die zylindrische Stange geht, in Verbindung steht. Der Abschirmteil 44 umfaßt eine Ringnut 45, die bezüglich der Öffnung 105 axial ausgerichtet ist und eine Sammelleitung bildet, die am oberen Ende durch eine Sicherungsscheibe 47 abgedichtet ist, die in einen Kanal eingepaßt ist, der in der inneren zylindrischen Wandung der zylindrischen Öffnung 46 durch die Kappe 44 gebildet ist; eine untere Sicherungsscheibe 49 ist in ähnlicher Weise auf der gegenüberliegenden Seite der Sammelleitung 45 angebracht. Diese Lagerungsanordnung schafft eine Gleitdichtung zwischen der Welle 104 und der Kappe 44, wodurch die Welle sich drehen und in Längsrichtung bewegen kann. Am oberen Ende der Welle 104 ist ein Griff 108 angebracht, der an einem Teil mit vermindertem Durchmesser 105 der Welle mittels einer Kopfschraube 107 gesichert ist. Der Griff 108 kann in unten beschriebener Weise von Hand mittels eines Knopfs 109 (Fig. 1) gedreht werden, wodurch die Welle und das hieran gelagerte Reinigungselement gedreht werden.

Radial vom Außenrand der Abdeckung oder des Abschirmelements 44 erreicht ein Durchlaß 48, der mit der Sammelleitung 45 in Verbindung steht und in welchem ein Gasanschluß 110 angebracht ist, der mit einer Quelle unter Druck stehenden Sauerstoffs 112 über eine Leitung 115 gekoppelt ist. Die Leitung 118 wird über eine Leitung 120 auch mit Sauerstoff aus der Quelle versorgt, wobei die Leitung 120 hintereinander einen Wert von 0,77 kg/cm (11 psi) sowie eine Strömungsdrosselöffnung 125 aufweist. Die Leitung 120 ist mit der Leitung 118 über ein übliches T-Fitting verbunden,

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wobei der Schenkel des T vom Brennkammerende 23 der Leitung 118 abgeht und mit einem pneumatisch betätigten Einschnürungsventil (pinch valve) 116 verbunden ist, dessen Auslaß über eine Leitung 123 mit einer Staubsammelkammer 124 verbunden ist. Wie weiter unten genauer beschrieben, wird durch die momentane Betätigung des Ventils I16 durch einen Kreis 117 der Innendruck der Brennkammer erheblich herabgesetzt, wodurch der entgegengesetzte Gasströmungsweg durch die Leitung 118, das Ventil 116 und die Leitung 123 in die Kammer 124 hervorgerufen wird, die über ein Staubfilter 125 in die Atmosphäre entlüftet. Hierdurch wird partikelförmiges Material aus der Brennkammer und der Kammer- 58 in die Sammelkammer 124 entfernt.

Sauerstoff aus der Quelle 112 wird über den Durchlaß an die Lanze 97 vermittels einer Sammelleitung 45 sowie Diffchlässen 105, 106 und 96 gegeben. Die Verbrennungsgase treten ihrerseits in die Kammer 58 durch die Bürste 82 und den Spiralgang 35 ein und gelangen durch das Filter 50 an eine außen gelegene Kammer 62. Mit der äußeren Ringkammer 62 verbunden ist ein axial verlaufender Auslaßkanal 64, der mit einem Gas-Fitting 66 gekoppelt ist, das seinerseits mit einem Analysegerät 20 über die Leitung 68 verbunden ist.

Im Betrieb

werden durch Verbrennungssystem und Analysengerät nach der Erfindung mehrere Analysenproben gegeben, ähnlich wie in der US-PS 3 985 505 vom 12. Oktober 1976 (Roger L. Brcdcweg, übertragen an Lcco) beschrieben.

Grundsätzlich werden der Probekörper und möglicherweise ein Beschleuniger in einem keramischen Tiegel untergebracht,

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der auf der Konsole 18 angebracht und in die das Verbrennungsrohr 16 umfassende Brennkammer gehoben. Die Induktionsspule 12 wird dann zusammen mit der Gaszufuhr betätigt, wodurch ein Sauerstoffstrom von der Lanze 97 in die Mündung des Verbrennungsrohres geführt wird, während der.Probekörper auf eine Temperatur erwärmt wird, die ausreicht, um die Verbrennung der des Probenkörpers auf seine Bestandteilgase abzuschließen. Der Gasströmungsweg geht von der Lanze 97 in das Verbrennungsrohr und von dort nach oben in einen Spiralgang um den Spiralgang 35, wodurch der Weg des Gases verlängert und es selbst gekühlt wird, bevor es den Bereich der Bürste 82 erreicht. Die Bürste ist natürlich permeabel gegen die Verbrennungsgase, wodurch diese nach oben in die innere Brennkammer 58 zwischen der Außenwandung des Distanzteils 90 und dem Sieb 52 des Filters gelangen können. Das Gas strömt dann durch das Filter in die Kammer 62 und von dort nach außen durch den axialen Auslaß an die Analysengeräte 20 durch die Leitung 68.

Nach mehreren Analysengängen ist die innere Zylinderfläche der Brennkammer 16 mit Oxiden wie Zinn, Eisen und. Wolfram sowie mit metallischen Elementen überzogen, die vom Tiegel auf die Brennkammerwandung abspritzen. Um dieses Material zu entfernen wird der Reinigungsmechanismus nach der Erfindung eingesetzt, indem der Hangriff 108 durch einen Knopf 109 gedreht und nach unten gedrückt wird, wodurch die Drahtbürste 82 spiralartig durch den Spiralgang 35 läuft, während der Gleitsitz zwischen Welle 104 und Durchlaß 46 es ermöglicht, daß die Welle 104 bis innerhalb des zylindrischen Gehäuses 32 reicht, während die Bürste in das Verbrennungsrohr in Reinigungsstellung, wie

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gestrichelt in Fig. 2 gezeigt, eintritt. Um wirksam die Innenseite des Rohres zu reinigen - der Handgriff wird nach unten in das Rohr geschoben - erfolgt eine kontinuierliche Drehung, derart, daß die Enden der die rostfreie Drahtbürste 82 bildenden Brähte gegen die Verbrennungsrohrwandung kratzen. Der Mechanismus wird dann in seine erste in ausgezogenen Linien in Fig. 2 gezeigte Stellung rückgeführt. Natürlich wird die Welle 104 so ausgewählt, daß sie ausreichend lang ist, derart, daß die Bürste 82 im wesentlichen über die Länge des Verbrennungsrohres reicht. Das entfernte Material tropft auf den Boden des Rohres, wo es leicht entfernt werden kann, indem die Konsole 18 abgesenkt und der Boden des Rohres geöffnet wird.

Es ist auch wünschenswert das Filter 50 oft zu reinigen, was bei eingesetztem Filter geschehen kann, indem das Einschnürungsventil (pop valve) 116 momentan geöffnet wird. Während des Normalbetriebs wird das Innere der Kammer 58 auf etwa 0,77 kg/cm (11 psi) gehalten. Befindet sich der Reinigungsmechanismus in seiner ersten Stellung, so kann das Ventil 116 momentan durch einen Regelkreis 117 betätigt werden, um die Verbrennungskammer gegen die Kammer 124 einige Millisekunden lang zu entlüften, wodurch der Druck in der Kammer 58 momentan vermindert wird. Hierdurch wird das Filtersieb 52 durchgebogen und eine Gasströmung von der Kammer 62 gegen die Kammer 58 ermöglicht, wodurch das partikelförmige Material sich auf der zylindrischen Innenfläche des Filters snmmclt und in den Boden des Gehäuses 32 füllt. Das gesammelte Material ist fein und fällt leicht durch die Drahtbürste auf den setzstempelförmigen Boden der Kappe 13 in die öffnung 23 und wird über die 3/8 Zollleitung 118 gegen die Sammelkammer 124 über die Leitung 123 sowie das Ventil 116 abgezogen.

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Die Vorrichtung nach der Erfindung schafft einen Reinigungsmechanismus für die Brennkammer, die unter Abdichtung, an einem offenen Ende der Kammer angebracht ist und umfaßt Abschirmungseinrichtungen, die den Reinigungsmechanismus während eines Brennzyklus schützen, indem sie teilweise eine längliche Strömungsbahn für Gase von der Brennkammer in ein integrales Reinigungsmechanismusgehäuse sowie die Filterkammer ermöglichen. Einrichtungen sind vorgesehen, um den Reinigungsmechanismus aus einer Stellung außerhalb der Brennkammer in eine Stellung innerhalb der Brennkammer zur Entfernung von Material von den Wandungen der Brennkammer zu bewegen. Weiterhin wird durch die Maßnahmen nach der Erfindung ein kommerziell verfügbares Einschnürungsventil 116 vorgeschlagen, um ein zylindrisches Filtermedium rückzuspülen, das innerhalb der integralen Einheit von Reinigungsmechanismusgehäuse und Filterkammer sowie Sammelkammer für das so entfernte Material enthalten ist.

Für den Fachmann ist klar, daß die handbetätigte Reinigungsvorrichtung mit Handgriff 108 ersetzt werden kann durch einen drehenden und vorgehenden Antrieb geeigneter Art, beispielsweise ein angetriebenes Schneckengetriebe oder dergleichen, um das Reinigen der Kammer 16 selbstätig herbeizuführen.

Änderungen und Abänderungen liegen im Rahmen der Erfindung.

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Claims

Herne 1, βΟΟΟ Mönchen 40,

Postfach 1140 Ulpl.-lng. Π. Π. tJanT Postfach 4003 GQ

Pil.-Anw. Herrmann-Trentepohl njnl Dhue PrlimrH Rot-rlcir ΡΛ-Λπ». B»lzl»r

Fernspre*er:02323/51013 Dipl.-PHyS. EdIUHXl ΒθΙΖίθΓ Fenttpred,er: 089/383011

⁵¹⁰¹⁴ Dipl.-lng. W. Herrmann-Trentepohl ? » «

Telegrainmanschrlft: r a Γ 36 3013

Bahrpatente Harne PATENTANWÄLTE . Telegrammanschrift:

Telex 00229853 BabetzpatMünchen

Telex 5 215380

Bankkonten:

Bayerische Vereinsbank München 952 Dresdner Bank AQ Herne 7-520 Postscheckkonto Dortmund 558 68-457

^Ref-^: M3 6801 Lw

In der Antwort bitte angeben

Zuschrift bitte nach:

München

22. Februar 1980

Leco Corporation

3000 Lakeview Avenue

St. Joseph, Michigan, USA

Vorrichtung zum'Reinigen von Verbrennungskammern

PATENTANSPRÜCHE

1J Vorrichtung zum Reinigen einer für Analysezwecke verwendeten feste oder flüssige Brennstoffe verbrennenden Verbrennungskammer , mit einer Reinigungsanordnung zum Reinigen der Verbrennungskammer, gekennzeichnet durch ein beweglich ein Reinigungselement (30) lagerndes Gehäuse (32) ; Einrichtungen (92-100) zur Bewegung des Reinigungselements (30) aus einer ersten Stellung außerhalb der Verbrennungskammer (16) in Arbeitsreinigungsstellung innerhalb der Verbrennungskammer; wobei das Gehäuse (32) Einrichtungen zum Koppeln des Gehäuses (32) mit der Brennkammer (16) zum Einführen des Reinigungselements (30) in die Brennkammer (16) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeich net durch Abschirmeinrichtungen (70) zwischen Reinigungselement (30) und Verbrennungskammer (16) zum Abschirmen des Reinigungselements.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse (32) zylindrisch ausgebildet ist und daß die Kopplungseinrichtung mit einem Ende des Gehäuses so ausgebildet ist, daß sie in ein offenes Ende der Verbrennungskammer hineinpaßt; und daß Dichtungseinrichtungen um das eine Ende des Gehäuses herumreichen, und den Übergang des einen lindes des Gehäuses mit der Brennkammer (16) abdichten.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Reinigungselement eine Welle sowie Einrichtungen aufweist, die eine im wesentlichen kreisförmige Bürste (82) an der Welle (96) lagern, wobei das Gehäuse (32) Einrichtungen zum Lagern der Welle für eine Dreh- und Längsbewegung bezüglich des Gehäuses zwischen der ersten Stellung innerhalb des Gehäuses und den Arbeitsstellungen innerhalb der Brennkammer aufweisen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Abschirmeinrichtungen (70) ein Spiralgewinde (35), das von einer Innenwand des einen Gehäuseendes nach innen reicht, aufweisen, wobei der Spiralgang (35) unterhalb der Bürste (82), wenn die Bürste (82) in der ersten Stellung sich befindet, positioniert ist und wobei das Abschirmelement (70) einen Durchmesser derart aufweist, daß, ein geringer Abstand zwischen dem Gewindegang (35) und der äußeren zylindrischen Wandung des Abschirmelementes gebildet wird und eine Länge besitzt, die im wesentlichen über die gesamte Längserstreckung des Gewindegangs reicht und hierdurch die Verbrennungsgase zur Verwirbelung um das Gewinde vor Erreichen der Bürste zwingt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Bürste eine Drahtbürste (82) ist.

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7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 6, gekennzeichnet durch Gaseinlaß- und Auslaßausbildungen (66; 110), die mit dem Gehäuse und der Filterausbildung in Verbindung stehen und innerhalb des Gehäuses zwischen Einlaß und Auslaß positioniert sind.

8. Vorrichtung zum Reinigen der Innenwandung einer zylindrischen Verbrennungskammer, die zum Verbrennen von Proben für Analysezwecke dient, gekennzeichnet durch ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse mit Einrichtungen zur abdichtenden Anbringung des einen Gehäuseendes an einem offenen Ende der Brennkammer, wodurch das offene Ende der Brennkammer umschlossen wird; ein innerhalb des Gehäuses gelagertes Reinigungselement für Dreh- und Längsbewegung aus einer ersten Stellung im Gehäuse in eine Reinigungsstellung innerhalb der Brennkammer; und Einrichtungen zur Bewegung des Reinigungselements zwischen der ersten und der Reinigungsstellung.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Abschirmeinrichtung zwischen Reinigungselement und Verbrennungskammer zur Abschirmung des Reinigungselements .

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Abschirmeinrichtung einen Spiralgang umfaßt, der radial von einer Innenwandung des einen Gehäuseendes nach innen reicht, wobei der Spiralgang sich in der ersten Bürstenstellung unterhalb der Bürste befindet; daß ein kreisförmiger Stopfen an der Welle gelagert ist und bezüglich des Gewindegangs bei der ersten Bürstenstellung ausgerichtet ist, wobei der Stopfen einen Durchmesser aufweist, der einen geringen Abstand zwischen

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Gewindegang und äußerer zylindrischer Wandung des Stopfens bildet und eine Länge besitzt, die im wesentlichen über die gesamte Längserstreckung des Gewindeganges reicht, derart, daß die Verbrennungsgase zur Verwirbelung um den Gewindegang vor Erreichen der Bürste gezwungen werden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das Reinigungselement eine Welle sowie Einrichtungen zum Lagern einer im wesentlichen kreisförmigen Bürste an der Welle aufweisen, wobei das Gehäuse Einrichtungen zum Lagern der Welle zur Dreh- und Längsbewegung bezüglich des Gehäuses zwischen der ersten Stellung innerhalb des Gehäuses und den Arbeitsstellungen innerhalb der Brennkammer umfaßt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Bürste eine Drahtbürste ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 12, gekennzeichnet durch ein zylindrisches Filter (50), das koaxial innerhalb des Gehäuses unter Abstand zur Innenwandung des Gehäuses gelagert und an sich gegenüberliegenden Enden gegen die Wandung des Gehäuses abgedichtet ist, unter Bildung einer durch das Filter getrennten Innenkammer und einer Außenkammer, wobei das Gehäuse Einrichtungen zum Liefern eines Trägergases an die Brennkammer und zur Aufnahme der Nebenproduktgase der Verbrennung in der inneren Kammer aufweist und das Gehäuse weiterhin mit der äußeren Kammer verbundene Gasauslaßeinrichtungen umfaßt; und daß Einrichtungen vorgesehen sind, um rasch den Gasdruck innerhalb des Gehäuses zur Durchbiegung des Filters für die Beseitigung hierin eingefangener Partikel zu verändern.

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14. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Partikelabführleitung, die mit einem offenen Ende in Verbindung mit der Verbrennungskammer angebracht und mit den den Druck ändernden Einrichtungen gekoppelt ist und eine Leitung für den Fluß des partikelförmigen Materials aus der Verbrennungskammer bildet.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Partikelsammeikammer, die mit der Partikelabführleitung zum Sammeln partikelförmigen Materials gekoppelt ist.

16. Analysefilter zur Verwendung in einem Verbrennungsofen zum Verbrennen einer Probe für Analysezwecke, gekennzeichnet durch ein zylindrisches Gehäuse mit Einrichtungen zur abdichtenden Anbringung eines Endes des Gehäuses an einer Verbrennungskammer und mit Einrichtungen, die das verbleibende Ende des Gehäuses abschließen; ein zylindrisches koaxial innerhalb des Gehäuses unter Abstand zu den Innenwandungen des Gehäuses gelagertes Filter, das an sich gegenüberstehenden Enden an der Wandung des Gehäuses unter Bildung einer durch das Filter getrennten inneren und einer äußeren Kammer gelagert ist, wobei das Gehäuse Einrichtungen zum Liefern eines Trägergases an die Verbrennungskammer sowie zur Aufnahme von Verbrennungsgasen aus der Verbrennungskammer in dieser inneren Kammer aufweist; und daß das Gehäuse weiterhin eine Gasauslaßeinrichtung in Verbindung mit der äußeren Kammer umfaßt; und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die schnell den Gasdruck innerhalb des Gehäuses zur Entfernung eingefangener Partikel von dem Filter ändern.

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17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtungen zum schnellen Verändern des Gasdrucks in dem Gehäuse eine mit der Innenkammer gekoppelte Druckgasquelle Π12) umfassen sowie momentan betätigte Ventilausbildungen, die momentan die Innenkammer auf einen niedrigeren Druck zur schnellen Absenkung des Drucks in der Innenkammer entlüften.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch eine Partikelsammclkammer, die mit der Verbrennungskammer gekoppelt ist, um partikclförmiges durch die Druckänderung entferntes Material zu sammeln.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch ein Reinigungselement innerhalb des Gehäuses für eine selektive Bewegung in die Brennkammer zur Reinigung der Innenwandung der Brennkammer.

20. System zur Verwendung bei einem Ofen mit einer Verbrennungskammer zur Verbrennung fester oder flüssiger Proben für die nachfolgende Analyse hieraus entstandener Gase,

zum selbstätigen Abziehen unerwünschten partikelförmigen Materials aus der Verbrennungskammer, gekennzeichnet durch eine Partikelabführleitung mit einem ersten offenen Ende sowie Einrichtungen zum Lagern der Leitung bezüglich einer Verbrennungskammer, wobei das erste offene Ende mit dem Inneren der Verbrennungskammer in Verbindung steht;

durch mit der Leitung gekoppelte Einrichtungen, die die Gasströmung aus der Verbrennungskammer in die Leitung durch deren erstes offenes Ende

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zum Mitreißen partikelförmigen Materials in dem Gasstrom herbeiführen;

und durch eine mit der Leitung gekoppelte Sammelkammer zur Aufnahme von durch die Leitung abgezogenem partikelförmigen Material.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet , daß die Sammelkammer einen Behälter mit einer Entlüftung gegen die Atmosphäre umfaßt.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , daß die für die Strömung der Gase in der Leitung und zum Behälter sorgenden Einrichtungen eine Quelle von Druckgas aufweisen, die mit der Leitung zum Unter-Druck-Setzen der Verbrennungskammer gekoppelt ist; und daß Ventilausbildungen in der Leitung zwischen dem Behälter und der Quelle derart gekoppelt sind, daß dann, wenn das Ventil momentan geöffnet wird, der Druck in der Verbrennungskammer vermindert wird, wodurch eine Gasströmung aus der Verbrennungskammer in den Behälter herbeigeführt wird.

23. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbrennungskammer vertikal orientiert ist und daß diese Einrichtungen zum Lagern der Leitung ein Verschlußelement für ein unteres Ende der Verbrennungskammer aufweisen, wobei das Verschlußelement einen trichterförmigen Boden umfasst,

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der gegen eine öffnung konvergiert und wobei die Leitung mit der öffnung derart gekoppelt ist, daß Staub in der Verbrennungskammer am Boden des Verschlußelements für ein Abziehen sammelbar ist.

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