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TECHNISCHES
GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen von Innenflächen einer
Wärmetauschervorrichtung;
insbesondere betrifft sie ein Russgebläse zur Verwendung mit Verbrennungsluftvorheizung,
die mit Mehrzweckkesseln bzw. industriellen Kesseln großen Maßstabs verbunden
sind.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Russgebläse werden
dazu verwendet, einen Strom eines Blasmediums, wie etwa Dampf, Luft oder
Wasser auf Wärmetauscherflächen von
Verbrennungsvorrichtungen großen
Maßstabs,
wie etwa Mehrzweckkessel zu strahlen. Im Betrieb führen Verbrennungsprodukte
dazu, dass sich Schlacke- und Ascheverkrustung auf Wärmeübertragungsflächen aufbauen
und das Wärmeleistungsvermögen des Systems
beeinträchtigen.
Russgebläse
werden periodisch betätigt,
um die Flächen
zur Wiederherstellung gewünschter
Betriebseigenschaften zu reinigen.
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Üblicherweise
enthalten Russgebläse
ein Lanzenrohr, welches mit einer unter Druck stehenden Blasmediumquelle
verbunden ist. Die Russgebläse
umfassen außerdem
zumindest eine Düse,
aus welcher das Blasmedium in Gestalt eines Stroms oder Strahls
ausgetragen wird. In einem rückziehbaren
Russgebläse
wird das Lanzenrohr periodisch in das Innere des Kessels eingefahren
und aus diesem rückgezogen,
wenn bzw. während
das Blasmedium aus den Düsen
ausgetragen wird. In einem stationären Russgebläse nimmt
das Lanzenrohr in dem Wärmetauscher
eine stationäre
Stellung ein und wird periodisch gedreht, während das Blasmedium aus den Düsen ausgetragen
wird. In jedem Typ erzeugt die Stoßauswirkung des ausgetragenen
Blasmediums auf die Niederschläge,
die sich auf den Wärmetauscherflächen angesammelt
haben, sowohl einen Wärmeschock
wie mechanischen Schock, der die Niederschläge verlagert. US-Patente, welche
Russgebläse
allgemein offenbaren, umfassen solche mit den folgenden Nummern:
3,439,376; 3,585,673; 3,782,336 und 4,422,882.
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Ein
typisches Russgebläselanzenrohr
umfasst zumindest zwei Düsen,
die diametral ausgerichtet sind, um Ströme in um 180° entgegengesetzten Richtungen
auszutragen. Verschiedene Reinigungsmedien kommen in Russgebläsen zum
Einsatz. Dampf und Luft werden in zahlreichen Anwendungen eingesetzt.
Das Reinigen von Schlacken- und Ascheverkrustungen in den inneren
Flächen
einer Verbrennungsvorrichtung findet durch eine Kombination aus mechanischen
Stoß und
Wärmestoß statt,
die hervorgerufen werden durch die Stoßeinwirkung des Reinigungsmediums.
Um diese Wirkung maximal zu gestalten, sind Lanzenrohre und Düsen entworfen worden,
um einen kohärenten
Reinigungemediumstrom mit einem hohen Maximalstoßdruck zu erzeugen.
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In
einigen Russgebläseanwendungen
besteht ein Bedarf an einer periodischen Austausch des Reinigungsmediums,
das eingesetzt wird, in Reaktion auf eine Änderung von Reinigungsanforderungen innerhalb
der Verbrennungsvorrichtungen oder aufgrund der Ansammlung von Niederschlägen, die
aus der Injektion von Rauchgasbehandlungschemikalien herrühren, wie
etwa Ammoniakoxid. Es besteht insbesondere ein Bedarf an einer abwechselnden
Verwendung von Dampf oder Wasser als Reinigungsmedium. Wasser und
Dampf besitzen signifikante Unterschiede betriebsmäßiger Art
als Reinigungsmedium. Dampf ist das typischste Russgebläsemedium
und es kommt zum Einsatz, weil es hochgradig effektiv ist und weil
es über
eine lange Zeitdauer eingesetzt werden kann, ohne die inneren Flächen der
Wärmetauscherelemente,
die gereinigte werden sollen, zu beschädigen. Unter einigen sehr problematischen
Anwuchsbedingungen erbringt Dampf nicht den erforderlichen Grad
an Reinigungswirkung. Aufgrund eines größeren mechanischen Effekts
ist Wasser in der Lage, die meisten stark bewachsenen Flächen zu
reinigen. Wasser löst
außerdem
Salzabscheidungen auf, wie etwa Ammoniakbisulfat. In einigen Anwendungen
ist jedoch die kontinuierliche Verwendung von Wasser aufgrund der
Beschädigungsgefahr
für die
internen Wärmeübertragungsbestandteile
im Verlauf von wiederholten Zyklen nicht erwünscht. Verschiedene Ansätze zum
Bereitstellen von Doppelmediumrussblasmöglichkeiten sind in der Vergangenheit
entwickelt worden. Gemäß einem
Ansatz bringt eine Änderung
des Reinigungsmediums eine vollständige Änderung des Russgebläselanzenrohrs
mit sich, von denen eines Düsen
aufweist, die für
einen Reinigungsmediumtyp bestimmt sind, während das andere Lanzenrohr
Düsen aufweist,
die für
einen anderen Reinigungsmediumtyp bestimmt sind. Insbesondere ist
vorgesehen, dass ein Lanzenrohr Düsen aufweist, die für Wasser
ausgelegt sind, während
das andere Lanzenrohr Düsen
aufweist, die für
Dampf ausgelegt sind. Aufgrund der unterschiedlichen Fluideigenschaften
von Wasser und Dampf besitzen die Wasseraustragdüsen einen beträchtlich
kleineren Durchmesser als Dampfdüsen.
Konstruktionen von Lanzenrohren mit austauschbaren Düsen sind
in Betracht gezogen worden, sind jedoch problematisch, weil das
Lanzenrohr in einer aggressiven Umgebung arbeitet, weshalb Gewinde
oder andere Präzisionspassflächen dazu
neigen, im Einsatz beeinträchtigt zu
werden, was eine Entfernung und einen Austausch spezialisierter
Düsen schwierig
macht.
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Bei
den vorstehend erläuterten
Ansätzen stellt
die Aufgabe zum Ändern
des Reinigungsmediums eine signifikante und zeitaufwendi ge sowie
mühsame
Bemühung
dar, die dazu führt,
dass die Reinigungsanlage für
eine signifikante Zeitdauer außer Dienst
genommen wird. Mehrere weitere Ansätze, welche keine vollständige Änderung
des Lanzenrohrs bzw. der Düsen
erfordern, sind ebenfalls in Betracht gezogen worden. Ein Beispiel
ist in dem US-Patent 5,509,607 erläutert, das auf den Anmelder dieser
Erfindung übertragen
ist. Dieses Patent erläutert
ein Lanzenrohr mit zwei Sätzen
von Düsen,
wobei eine Austragdüse
stromaufwärts
entlang dem Lanzenrohr angeordnet ist, während die Dampfdüse in einer
Stellung am stromabwärtigen
distalen Ende auf dem Lanzenrohr angeordnet ist. Ein Umschalten des
Reinigungsmediums wird durch die Verwendung eines Ventils erzielt,
welches zwischen den beiden Sätzen
von Düsen
zu liegen kommt. Das Patent erläutert
einen Strömungsdurchlass,
der entweder mit einem Stopfen gefüllt sein kann, der die Fluidströmung der
stromabwärtigen
Düse im
Wesentlichen blockiert, oder ein offenen Strömungsdurchlass, der eine freie
Fluidströmung
zu dem distalen Ende zulässt.
Wenn es erwünscht
ist, Wasser auszutragen, befindet sich das Ventil in der Blockadestellung
und unter Druck stehendes Wasser wird dem Lanzenrohr zugeführt und
aus den stromabwärtigen
Austragdüsen
kleineren Durchmessers ausgestoßen.
Eine Wasserleckageströmung
kann aus dem distalen Ende des Lanzenrohrs für Kühlzwecke freikommen. Wenn es
erwünscht
ist, Dampf auszutragen, ist das Ventil dazu ausgelegt, einen offenen
Strömungsdurchlass
bereitzustellen, wodurch dem Lanzenrohr zugeführter Dampf die Dampfaustragdüsen am distalen
Ende erreichen kann. Der Nachteil dieses Ansatzes besteht darin,
dass eine signifikante Mühe
erforderlich ist, Russblasmedium zu ändern bzw. auszuwechseln.
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Ein
noch weiterer Ansatz für
ein doppeltes Medium ist im US-Patent
Nr. 4,209,028 erläutert,
das auf den Anmelder dieser Erfindung übertragen ist. Dieses Patent
beschreibt ein Russgeblä selanzenrohr mit
zwei Sätzen
von Düsen,
von denen ein Satz für den
Wasseraustrag optimiert ist, während
der andere Satz für
den Dampfaustrag optimiert ist. Ein thermostatisch betätigtes Ventilsystem
wird verwendet, um die Fluidströmung
zu den beiden Sätzen
von Düsen zu
leiten. Die Theorie des Betriebs der Vorrichtung beruht auf der
Tatsache, dass das zugeführte
Wasser kälter
ist als Dampf, weshalb ein thermostatisch empfindliches Element
verwendet werden kann, um diesen Unterschied zu ermitteln und ein
Ventilsystem zu betätigen.
Dieser Ansatz erfreut sich in der Industrie keiner weit verbreiteten
Implementierung. Dies ist wahrscheinlich zurückzuführen auf die mechanische Komplexität des Systems,
das in einer sehr aggressiven Umgebung innerhalb der Verbrennungsvorrichtung
betrieben werden muss.
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Ein
gemeinsamer Nachteil von jedem der vorstehend erläuterten
Ansätze
besteht in der Unfähigkeit,
die gleichzeitige Austragung von zwei unterschiedlichen Reinigungsmediumtypen
zu ermöglichen,
wie etwa Dampf und Wasser.
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Eine
weitere aktuell bekannte Konstruktion ergibt sich aus der GB-A1-1282392.
Dieses Patent offenbart ein Flüssigkeitslanzenrohr 33,
welches sich im Wesentlichen über
die Länge
des Lanzenaufbaus 11 erstreckt. Der Lanzenaufbau 11 umfasst
Beabstandungsrippen 32 zwischen den Flüssigkeitslanzenrohr 33 und
dem Hauptblasmedienzuführrohr 18. Die
Rippen 32 besitzen eine geringe Längserstreckung und sind lediglich
in einem Punkt entlang der Länge
des Flüssigkeitslanzenrohrs 33 angeordnet.
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Im
Hinblick auf das vorstehend Ausgeführte besteht ein Bedarf an
einer Russgebläsevorrichtung, welche
problemlos zum Austragen von zwei unterschiedlichen Reinigungsmedientypen
geeignet ist, wobei das Umschalten vom Austragen des einen Mediums
auf das an dere Medium bei minimaler Abschaltzeit für die Russgebläsevorrichtung
erfolgen kann, und wobei die Vorrichtung mit Mechanismen hergestellt
ist, die der heißen
und korrosiven Umgebung zu widerstehen vermögen, die im Inneren einer Verbrennungsvorrichtung
angetroffen wird. Außerdem
besteht ein Bedarf an einer Vorrichtung, die für ein gleichzeitiges Austragen
von zwei Reinigungsmediumtypen geeignet ist.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Weitere
Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich ohne weiteres aus
nachfolgendem in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen; in diesen
zeigen:
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1 eine
dreidimensionale Ansicht einer Russgebläsevorrichtung in einer Rückzugsbauart, bei
es sich um einen Typ einer Russgebläsevorrichtung handelt, welche
die neuen Merkmale der vorliegenden Erfindung enthalten kann;
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2 eine
isometrische Ansicht eines Lanzenrohraufbaus in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei der einzige Düsenaufbau Düsen zum Austragen unterschiedlicher
Reinigungsmedien aufweist;
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3 eine
Draufsicht auf einen Verteiler und einen ersten Hochdruckdurchlass
des in 2 gezeigten Lanzenrohraufbaus;
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4 eine
Stirnansicht eines aufgeschnittenen Lanzenrohrs unter Darstellung
des sich dadurch erstreckenden Zuführrohrs;
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5 eine
Querschnittsansicht entlang Linien 5-5 von 2;
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6 eine
Draufsicht des Düsenaufbaus des
in 2 gezeigten Lanzenrohraufbaus;
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7 eine
Querschnittsansicht entlang Linien 7-7 von 6;
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8 eine
Querschnittsansicht entlang Linien 8-8 von 6;
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9 eine
isometrische Ansicht eines Lanzenrohraufbaus in Übereinstimmung mit einer zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit Doppeldüsenaufbauten, wobei jede von
diesen Düsen
zum Austragen unterschiedlicher Reinigungsmedien aufweist;
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10 eine
Querschnittsansicht entlang Linien 10-10 von 9;
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11 eine
Querschnittansicht entlang Linien 10-10 von 9 unter
Darstellung von ausschließlich
dem stromaufwärtigen
Düsenaufbau
und den Leitungen bzw. Kanälen;
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12 eine
Draufsicht des stromaufwärtigen
Düsenaufbaus
gemäß der zweiten
Ausführungsform;
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13 eine
Querschnittsansicht entlang Linien 13-13 von 12;
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14 eine
Querschnittsansicht entlang Linien 14-14 von 12; und
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15 eine
Querschnittsansicht entlang Linien 15-15 von 9.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Die
nachfolgende Erläuterung
der bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung ist nicht als den Umfang der Erfindung auf diese bevorzugten Ausführungsformen
beschränkend
anzusehen, sondern versetzen einen Fachmann auf diesem Gebiet der
Technik in die Lage, die Erfindung herzustellen und zu nutzen.
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In
den Zeichnungen ist ein erfindungsgemäßes Russgebläse zum Reinigen
von Wärmetauschflächen während der
Bewegung des Lanzenrohraufbaus gezeigt. Ein Russgebläse in langer
Rückzugsgestalt
mit den Merkmalen der vorliegenden Erfindung ist in 1 gezeigt
und allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Das Russgebläse 10 ist
allgemein von der im US-Patent Nr. 3,439,376 erläuterten Art, welches Patent
auf den Rechtsinhaber dieser Erfindung überschrieben ist. Russgebläse der in 1 gezeigten
allgemeinen Art, auf welcher als Russgebläse mit langem Rückzug Bezug
genommen wird, sind auf diesem Gebiet der Technik bekannt. Wie sich
aus der nachfolgenden Diskussion näher ergibt, haben die Prinzipien
gemäß der vorliegenden Erfindung
Anwendbarkeit auf Russgebläse
in allgemeiner Weise und sind nicht auf Russgebläse der speziell dargestellten
Art beschränkt.
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Ein
Lanzenrohraufbau 12 ist an einem bestimmten Aufbau 1 angebracht
und wird in den Wärmetauscher
hin- und herlaufend eingeführt,
um Flächen
durch Austragen des Reinigungsmediums in einem Strahlstrom gegen
die Flächen
oder in enge Durchlässe
der Wärmetauschervorrichtung
ausgetragen. Der Schlittenaufbau 1 ist durch einen Rahmenkasten 2 getragen,
der seinerseits an einem (nicht gezeigten) Wandkasten des Wärmetauschers angebracht
ist. Der Rahmenkasten 2 bildet ein Schutzgehäuse für das Russgebläse 10 außerhalb des
Wärmetauschers.
Um eine Translationsbewegung des Lanzenrohraufbaus 12 zu
ermöglichen,
bewegt sich der Schlittenaufbau 1 auf Rollen (nicht gezeigt)
zwischen zwei Paaren von Schienen 3 (von welchem lediglich
die obere Schiene des jeweiligen Paares gezeigt ist), die mit dem
Rahmenkasten 2 starr verbunden sind. Die Schienen 3 umfassen Zahnstangen,
welche sich im Eingriff mit Ritzeln 4 des Schlittenaufbauantriebszugs
befinden, um dem Schlittenaufbau 1 eine Translationsbewegung
zu übermitteln.
Ein Motor (nicht gezeigt) ist an dem Schlittenaufbau 1 angebracht.
Der Antriebszug innerhalb des Schlittenaufbaus 1 wird durch
den Motor angetrieben, um das Ritzel 4 in Drehung zu versetzen, wodurch
den Schlittenaufbau 1 veranlasst wird, entlang den Zahnstangen 3 eine
Translationsbewegung auszuführen,
wodurch der Lanzenrohraufbau 12 in den Wärmetauscher
vorgerückt
und aus diesem rückgezogen
wird.
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Ein
flexibler Wasserzufuhrschlauch 7 steht in Verbindung mit
dem Lanzenrohraufbau 12 über einen Adapter 42,
der an dem Schlittenaufbau 1 fest angebracht ist. Ein flexibler
Kabelträger 8 wird
bevorzugt verwendet, um diejenige Länge des Zufuhrschlauchs 7 abzustützen, die
erforderlich ist, für
die Bewegung des Schlittenaufbaus 1 entlang der Länge des
Rahmenkastens 2. Dampf, Luft oder ein anderes dampfförmiges oder
gasförmiges
Reinigungsmedium wird durch ein Zufuhrrohr 60 (in 1 nicht
gezeigt) zugeführt.
Die Zufuhr dieses Mediums wird durch ein Tellerventil gesteuert.
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Ein
programmierbarer Kontroller 11, bei dem es sich um einen üblichen
Mikroprozessor handeln kann, kann in einigen Anwendungen zum Einsatz kommen
und ist mit Positionssensoren verbunden, welche Information an den
Kontroller 11 in Bezug auf die Translationsstellung des
Lanzenrohraufbaus 12 bereitstellt. Der Kontrol ler 11 ist
für die
spezielle Konfiguration der Wärmetauscherflächen programmiert, die
gereinigt werden sollen. Der Kontroller 11 kann dahingehend
betreibbar sein, die Translationsgeschwindigkeiten des Lanzenrohraufbaus 12 sowie die
Zufuhr des Reinigungsmediums zu steuern. Der Kontroller 11 regelt
dadurch die Dauer, für
welche das Reinigungsmedium aus dem Lanzenrohr 12 in den
Wärmetauscher
ausgetragen wird, die Längsstellung
des Lanzenrohrs als Funktion der Zeit, und die Zeitlänge, die
erforderlich ist, damit das Russgebläse 10 den gesamten
Arbeitszyklus beendet.
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Wie
in 2 gezeigt, enthält der Russgebläselanzenrohraufbau 12 einen
Rohrabschnitt 13, der ein erstes oder proximales Ende 14 und
ein zweites oder distales Ende 16 aufweist, wobei ein Düsenaufbau 18 an
dem zweiten Ende 16 des Rohrabschnitts 13 angebracht
ist. Der Düsenaufbau 18 weist
eine Düse
oder mehrere Düsen
auf, die dazu ausgelegt sind, einen Reinigungsmediumstrom auszurichten. Der
Lanzenrohraufbau 12 enthält außerdem eine Nabe 21 mit
einem Nabenflansch 24, der an dem ersten Ende 14 des
Rohraufbaus 13 angebracht ist, und einen Verteiler 25,
der an der Nabe 21 distal von dem Rohrabschnitt 13 angebracht
ist.
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Der
Düsenaufbau 18 enthält eine
erste oder mehrere erste Düsen 50 und
eine zweite Düse
oder mehrere zweite Düsen 52.
Wie in 2 gezeigt, sind die ersten Düsen 50 in zwei parallelen
Dreierreihen verlegt, und eine Reihe aus fünf zweiten Düsen 52 ist parallel
sowie zwischen den Reihen von ersten Düsen 50 ausgerichtet.
Sowohl die ersten wie die zweiten Düsen 50, 52 sind
dazu ausgelegt, einen Reinigungsmediumstrom auszurichten. In der
bevorzugten Ausführungsform
handelt es sich bei den ersten Düsen
50 um Wasserdüsen
geringer Dispersion und bei den zweiten Düsen 52 handelt es
sich um Überschalldampfdüsen vom
konvergieren den/divergierenden Typ. Obwohl die Art des durch die
ersten und zweiten Düsen
dispergierten Mediums beliebig sein kann, stammt das durch die ersten
Düsen dispergierte
Medium stets aus einer Quelle, die einzigartig und getrennt in Bezug
auf die Quelle zum Versorgen der zweiten Düse ist. Es wird bemerkt, dass
die Anordnung aus den Düsen 50, 52 und
ihre Konfiguration für jede
spezielle Anwendung oder bevorzugte Nutzung ausgelegt werden kann.
Die Erläuterungen
der Düsen 50, 52 und
der Anordnungen sind lediglich beispielhaft. Der Düsenaufbau 18,
der in 2 gezeigt ist, ist in Bezug auf die bevorzugte
Ausrichtung relativ zur Nabe 21 um 180° gedreht gezeigt.
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Wie
in 3 gezeigt, verläuft der Verteiler 25 allgemein
ringförmig
und legt einen Außendurchmesser 26 und
eine Vorderseite 28 fest. Der Verteiler 25 enthält außerdem eine Öffnung 29,
welche sich durch das Zentrum des Verteilers 25 erstreckt,
und Löcher 30,
die durch den Verteiler 25 gebohrt sind, damit der Verteiler 25 an
die Nabe 21 geschraubt werden kann. Aus der Vorderseite
bzw. Stirnseite 28 des Verteilers 25 steht ein
Paar zylindrischer Rohre 32 vor, die sich senkrecht zur
Stirnseite 28 sowie parallel zueinander erstrecken. Die
zylindrischen Rohre 32 besitzen erste Enden 34 und
zweite Enden 35 und der Verteiler 25 umfasst ein
Paar von Durchbrüchen 27,
wobei jeder Durchbruch 27 dazu ausgelegt ist, das erste Ende 34 von
einem der zylindrischen Rohre 32 aufzunehmen. Die ersten
Enden 34 des zylindrischen Rohres 32 sind durch
Schweißen
oder Löten
in den Durchbrüchen 27 eingebracht.
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Ein
Schirmaufbau 36 erstreckt sich ausgehend von der Stirnseite 28 des
Verteilers 25 und verläuft
parallel zu den zylindrischen Rohren 32 über einen
großen
Teil der Menge des zylindrischen Rohrs 32. Der Schirmaufbau 36 ist
an der Stirnseite 28 des Ver teilers 25 durch Schweißen oder
ein anderes geeignetes Verfahren angebracht. Der Schirmaufbau 36 besitzt
halbzylindrische Form und enthält
eine konisch erweiterte Lippe 37 entlang jedem Seitenrand. Der
Schirmaufbau 36 enthält
ferner Klammern 38, welche die zylindrischen Rohre 32 an
den Schirmaufbau 36 derart halten, dass die Rohre 32 zwischen
der konisch erweiterten Lippe 37 und den Klammern 38 gehalten
sind, um die zylindrischen Rohre 32 sicher am Schirmaufbau 36 zu
halten. Der Schirmaufbau 36 trägt die zylindrischen Rohre 32.
Aufgrund der Länge der
zylindrischen Rohre 32 würden die zweiten Enden 35 unter
dem Gewicht der Rohre 32 ohne Abstützung durchhängen. Der
Schirmaufbau 36 stützt
die zylindrischen Rohre 32, um die zylindrischen Rohre 32 senkrecht
zur Stirnseite 28 des Verteilers 25 zu halten.
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Wie
in 4 gezeigt, enthält der Verteiler 25 ein
Paar von Durchgangsdurchbrüchen 40,
die sich durch die Außendurchmesser 26 der
Durchbrüche 27 in
der Stirnseite 28 erstrecken. Ein Paar von Adapterrohren 41 erstrecken
sich durch die Durchlässe 40 zu einem
Adapter 42 zur Verbindung mit einer externen Reinigungsmediumquelle.
Die Adapterrohre 41 sind dauerhaft an dem Verteiler 25 durch
Schweißen
oder Löten
oder ein anderes geeignetes Verfahren angebracht. Das Reinigungsmedium
strömt
ausgehend von der externen Quelle durch den Adapter 42 zu
den Durchbrüchen 40 und
in die ersten Enden 34 der zylindrischen Rohre 32 hinein.
Der Adapter 42, die Adapterrohre 41, die Durchbrüche 40,
die Durchbrüche 27 und
die zylindrischen Rohre 32 legen einen ersten Hochdruckdurchlass
fest.
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Wie
in 5 gezeigt, ist der Verteiler 25 an der
Nabe 21 am zweiten Ende des Rohrabschnitts 13 angebracht.
Der Verteiler 25 ist an der Nabe 21 durch Gewindebefestigungselemente 44 gehalten,
die im Eingriff mit dem Nabenflansch 24 stehen. Die zylind rischen
Rohre 32 erstrecken sich ausgehend vom Verteiler 25 in
die hohle Nabe 21 und den Rohrabschnitt 13 hinein
zum zweiten Ende 16 des Rohrabschnitts 13, wo
die zweiten Enden 35 der zylindrischen Rohre 32 mit
dem Düsenaufbau 18 in
Eingriff stehen. Die zylindrischen Rohre 32 sind bevorzugt aus
Edelstahl erstellt, obwohl bemerkt wird, dass andere Materialien
verwendet werden können.
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Während des
Betriebs der Russgebläsevorrichtung 10 befinden
sich die zylindrischen Rohre 32 auf einer anderen Temperatur
als die Nabe 21 und der Rohrabschnitt 13 des Lanzenrohraufbaus 12 und expandieren
und kontrahieren mit unterschiedlichen Raten thermisch. Der Düsenaufbau 18 enthält einen Dichtungsaufbau 46 zum
Bereitstellen eines dichten Gleiteingriffs zwischen den zweiten
Enden 35 der zylindrischen Rohre 32 des Düsenaufbaus 18.
Der Dichtungsaufbau 46 enthält mehrere zusammendrückbare Ringe 48,
die gemeinsam im Stapel angeordnet und innerhalb des Düsenaufbaus 18 zusammengedrückt sind.
Der Stapel aus Ringen 48 bildet eine zylindrische Dichtung
mit einer Öffnung,
welche sich durch das Zentrum des Stapels erstreckt, um die zweiten
Enden 35 der zylindrischen Rohre 32 aufzunehmen.
Die zweiten Enden 35 der zylindrischen Rohre 32 sind
in dem Stapel von Ringen 48 aufgenommen, um eine Dichtung
zwischen den Ringen 48 und den zylindrischen Rohren 32 zu
bilden, während eine
Bewegung der zweiten Enden 35 der zylindrischen Rohre 32 relativ
zum Düsenaufbau 18 möglich bzw.
aufgenommen ist. Es wird bemerkt, dass die zylindrischen Rohre 32 an
dem Düsenaufbau 18 auch stationär angebracht
sein können,
sowie beweglich im Eingriff mit dem Verteiler 25.
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Der
Düsenaufbau 18 enthält einen
oder mehrere Außendurchlässe 56 in
Fluidverbindung mit den ersten Düsen 50,
um Reinigungsmedium ausgehend von den zylindrischen Rohren 32 des
ersten Hochdruck durchlasses 22 zu den ersten Düsen 50 zu
leiten. In der bevorzugten Ausführungsform
enthält
der Düsenaufbau 18 ein
Paar äußerer Durchlässe 56, von
denen einer in Fluidverbindung mit jeder Reihe aus ersten Düsen 50 steht.
Die zweiten Enden 35 der zylindrischen Rohre 32 erstrecken
sich in die Außendurchlässe 56 zum
Zuführen
von Reinigungsmedium zu den ersten Düsen 50.
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Der
Düsenaufbau 18 enthält ein fernes
bzw. distales Ende 62 und ein nahes Ende 64. Das
nahe Ende 64 des Düsenaufbaus 18 ist
an dem zweiten Ende des Rohrabschnitts 13 angebracht. Die
Außendurchlässe 56 des
Düsenaufbaus 18 liegen
als Durchgangslöcher
vor, die sich zwischen dem nahen Ende 64 und dem distalen
Ende 62 des Düsenaufbaus 18 erstrecken.
Jeder der Außendurchlässe 56 enthält eine
Innenschulter 66, die benachbart zu dem nahen Ende 64 angeordnet
ist. Jeder der Außendurchlässe 56 enthält ferner
einen Stopfen 68, der sich in Gewindeeingriff in jedem
Außendurchlass 56 benachbart
zu dem distalen Ende 62 des Düsenaufbaus 18 befindet.
Die Stopfen 68 enthalten Durchlässe 70 zum Leiten
von Reinigungsmedium aus den Außendurchlässen 56 zu
den ersten Düsen 50.
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Die
Ringe 48 des Dichtungsaufbaus 46 bestehen aus
kompressiblem Material. In der bevorzugten Ausführungsform besteht das Material
der Ringe 48 aus Graphoil oder Teflon. Die Ringe 48 können jedoch
auch aus einem anderen geeigneten Material hergestellt sein. Eine
Anzahl von Ringen 48 sind im Stapel aufeinander angeordnet
und in den Außendurchlässen 56 des
Düsenaufbaus 18 so
angeordnet, dass sie an der Innenschulter 66 von jedem
der Außendurchmesser 56 ruhen.
Der Stopfen 58 ist in den Außendurchlass 56 geschraubt
und drückt
die Ringe 48 des Dichtungsaufbaus 46 gegen die
Innenschultern 66 von jedem der Außendurchlässe 56 zusammen. Die
zweiten Enden 35 der zylindrischen Rohre 32 erstre cken
sich in die Ringe 48 hinein und können innerhalb der Stapel von
Ringen 48 vor- und zurückgleiten
unter Aufrechterhaltung eines abgedichteten Pfads ausgehend von
den zylindrischen Rohren 32 durch die Durchlässe 70 in
dem Stopfen 68 und zu den ersten Düsen 50.
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Eine
Kappe 72 wird an jedem Ende jedes Stopfens 68 angeordnet,
nachdem die Stopfen 68 in die Außendurchlässe 56 geschraubt
worden sind. Die Kappe 72 erstreckt sich geringfügig über das
distale Ende 62 des Düsenaufbaus 18 hinaus.
Eine Abdeckplatte 74 ist auf dem distalen Ende 62 des
Düsenaufbaus 18 angeordnet,
um zu verhindern, dass die Kappen 72 durch Vibration lose
werden, und um die Stopfen 68 in den Außendurchlässen 56 festzulegen.
Die Abdeckung 74 ist auf dem distalen Ende 62 des
Düsenaufbaus 18 durch
ein Paar von Gewindebefestigungselementen 76 gehalten.
Die Abdeckung 74 ist einfach durch Lockern der festgeschraubten Befestigungselementen 76 entfernbar,
welche ihn an Ort und Stelle halten. Auf diese Weise kann die Kappe 72 entfernt
werden und auf den Stopfen 68 und den Dichtungsaufbau 46 kann
zu Reparatur- oder Austauschzwecken
zugegriffen werden.
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Die
Innenwände
der Nabe 21 und der Rohrabschnitt 13 des Lanzenrohraufbaus 12 legen
einen zweiten Hochdruckdurchlass 54 zum Leiten von Reinigungsmedium
von einer externen Quelle zu dem Düsenaufbau 18 fest.
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Wie
in 7 und 8 gezeigt, enthält der Düsenaufbau 18 außerdem einen
zentralen Durchlass 58 unabhängig von den Außendurchlässen 56 sowie
in Fluidverbindung mit den Dampfdüsen 52 zum Leiten
von Dampf aus dem zweiten Hochdruckdurchlass 54 zu den
Dampfdüsen 52.
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Die
Russgebläsevorrichtung 10 umfasst
außerdem
ein Zuführrohr 60 zum
Kommunizieren des Reinigungsmediums mit dem zweiten Hochdruckdurchlass 54.
Das Zuführrohr 60 ist
stationär
relativ zu dem Wärmetauscher
angebracht und der Lanzenrohraufbau 12 passt über das
Zuführrohr 60.
Das Zuführrohr 60 wird
in dem Lanzenrohraufbau 12 über die Öffnung 29 in den Verteiler 25 eingeführt. Wenn bzw.
während
der Lanzenrohraufbau 12 sich translationsmäßig in den
Wärmetauscher
hinein und aus diesem heraus bewegt, bewegt sich das Zuführrohr 60 innerhalb
des Lanzenrohraufbaus 12 teleskopisch. Wenn der Lanzenrohraufbau 12 vollständig in den
Wärmetauscher
gefahren ist, bleibt ausschließlich
das vorderste Ende des Zuführrohrs 60 innerhalb des
Lanzenrohraufbaus 12 teleskopiert. Wenn der Lanzenrohraufbau 12 zurückgezogen
wird, ist im Wesentlichen die gesamte Länge des Zuführrohrs 60 innerhalb
des Lanzenrohraufbaus 12 teleskopiert und das Vorderende
des Zuführrohrs 60 erstreckt
sich bis zu einem Punkt in der Nähe
des Düsenaufbaus 18. Das
Zuführrohr 60 ist
außerdem
an einer externen Quelle für
Reinigungsmedium, wie etwa Dampf, angebracht und leitet das Reinigungsmedium
in den zweiten Hochdruckdurchlass 54.
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Eine
Dichtungsstopfbüchse
(nicht gezeigt) ist benachbart zur Lanzennabe 21 positioniert,
um eine Fluiddichtung zwischen dem Zuführrohr 60 und dem
Lanzenrohraufbau 12 bereit zu stellen. Dampf oder ein anderes
Reinigungsmedium, der bzw. das durch das Tellerventil 5 zugeführt und
durch das Zuführrohr 60 übertragen
wird, strömt
deshalb durch die Düse 52 aus.
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Unter
erneutem Bezug auf 4 betrifft eine weitere Funktion
des Schirmaufbaus 36 den Schutz der Zylinderrohre 32 vor
eine Beschädigung
durch das Zuführrohr 60,
wenn dieses sich in den Lanzenrohraufbau 12 erstreckt.
Der Schirmaufbau 36 ist dazu aus gelegt, die zylindrischen
Rohre 32 innerhalb des Rohrabschnitts 13 des Lanzenrohraufbaus 12 zu halten,
um zu verhindern, dass die zylindrischen Rohre 32 unter
ihrem eigenen Gewicht durchhängen, wenn
sie mit Reinigungsmedien gefüllt
sind. Das Gewicht der zylindrischen Rohre 32, insbesondere wenn
Reinigungsmedium eingefüllt
ist, würde
anderweitig dafür
sorgen, dass die zylindrischen Rohre 32 durchhängen und
in naher Nachbarschaft zu oder in Kontakt mit dem Zuführrohr 60 gelangen.
Die zylindrischen Rohre 32 sind an dem Schirmaufbau 36 in mehreren
Punkten durch Klammern 38 gehalten, die an dem Schirmaufbau 36 punktgeschweißt sind.
Das distale Ende des Zuführrohrs 60 ist
nicht abgestützt, weil
es in den und aus dem Lanzenrohraufbau 12 hinein bzw. heraus
einen Hub durchführt,
wenn der Lanzenrohraufbau 12 in den Wärmetauscher eingeführt und
aus diesem rückgezogen
wird. Das distale Ende des Zuführrohrs 60 schleift
entlang dem Boden des Rohrabschnitts 13 des Lanzenrohraufbaus 12 immer
dann, wenn das Zuführrohr 60 in
den Lanzenrohraufbau 12 mehr als wenige Fuß hineinragt.
Das vordere Ende des Zuführrohrs 60 hat
das Potential, die zylindrischen Rohre 32 zu beschädigen, wenn
sie durch den Schirmaufbau 36 nicht geschützt sind.
Ein Kratzkontakt zwischen dem Zuführrohr 60 würde zu einem
Verbeulen der zylindrischen Rohre 32 und zu einer Verschiebung
derselben aus dem Düsenaufbau 18 oder
dem Verteiler 25 führen,
wodurch die Reinigungsmediumströmung
zu den Düsen 50 unterbrochen
wird.
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Das
Innere des Lanzenrohraufbaus 12 legt den zweiten Fluiddruckdurchlaß 54 fest
und leitet das Reinigungsmedium aus dem Zuführrohr 60 zu dem Düsenaufbau 18.
Der zweite Fluiddruckdurchlass 54 beliefert den zentralen
Durchlass 58 des Düsenaufbaus 18,
um das Reinigungsmedium zu den Dampfdüsen 52 zu leiten.
Der zentrale Durchlass 48 endet in dem Düsenaufbau 18,
so dass das gesamte Reinigungsmedium durch die Düsen 52 hinausgedrängt wird.
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Eine
zweite Ausführungsform
eines Lanzenrohraufbaus 12a, der mehr als einen Düsenaufbau 18 enthält, ist
in 9 bis 14 gezeigt.
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Wie
in 9 gezeigt, enthält die alternative Ausführungsform
einen Lanzenrohraufbau 12a mit einer Nabe 21a,
einem Paar von Rohrabschnitten 13a, 13b und einem
Paar von Düsenaufbauten 78 und 80.
Ein erster Rohrabschnitt 13a ist an der Nabe 21a angebracht.
Ein erster Düsenaufbau 78 ist
an dem Ende des ersten Rohrabschnitts 13a in Gegenüberlage
zu der Nabe 21a angebracht. Ein zweiter Rohrabschnitt 13b ist
an dem ersten Düsenaufbau 78 in
Gegenüberlage
zu dem ersten Rohrabschnitt 13a angebracht. Ein zweiter
Düsenaufbau 80 ist
an dem zweiten Rohrabschnitt 13b in Gegenüberlage
zu dem ersten Rohraufbau 78 angebracht. Jeder der ersten und
zweiten Düsenaufbauten 78, 80 enthält eine
oder mehrere Düsen 50, 52,
die dazu ausgelegt sind, einen Reinigungsmediumstrom in die Durchlässe innerhalb
des Wärmetauschers
zu richten.
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Wie
in 10 gezeigt, enthält der alternative Lanzenrohraufbau 12a einen
ersten Hochdruckdurchlass zum Leiten von Reinigungsmedium von dem
ersten Düsenaufbau 78 zu
dem zweiten Düsenaufbau 80,
und einen dritten Hochdruckdurchlass 82 zum Leiten von
Reinigungsmedium von der Nabe 21a zu dem ersten Düsenaufbau 78.
Insbesondere enthält
der erste Hochdruckdurchlass ein Paar von zylindrischen Edelstahlrohren 32a mit
ersten Enden 34a und zweiten Enden 35a, wie vorstehend
erläutert,
wobei die ersten Enden 34a der zylindrischen Rohre 32a dauerhaft
an dem ersten Düsenaufbau 78 durch
Löten,
Schweißen
oder ein anderes geeignetes Verfahren angebracht sind, und wobei
die zweiten Enden 35a der zylindrischen Rohre 32a sich
in Gleiteingriff mit dem zweiten Düsenaufbau 80 in derselben
Weise befinden, wie vorstehend für
die bevorzugte Ausführungsform
erläutert.
Ein Schirmaufbau 36a ist an dem stromaufwärtigen Düsenaufbau 80 angebracht
und erstreckt sich ausgehend von diesem, um die zylindrischen Rohre 32a zu
schützen.
In dieser Ausführungsform
sind die Rohre 32a jedoch keinem Kontakt mit dem Zuführrohr ausgesetzt.
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Die
zweite Ausführungsform 12a enthält eine hohle
zylindrische Buchse 84, welche sich zwischen der Nabe 21a und
dem ersten Düsenaufbau 78 erstreckt.
Die Buchse 84 besitzt einen Durchmesser, der kleiner ist,
als der erste Rohrabschnitt 13a, wodurch ein Ringraum zwischen
der Innenwandung des Lanzenrohrs 12 und der Außenwandung
der Buchse 84 verbleibt. Der dritte Hochdruckdurchlass 82 ist durch
diesen Ringraum festgelegt.
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Jeder
der ersten und zweiten Düsenaufbauten 78, 80 enthält eine
oder mehrere Düsen
eines ersten Typs 50 und eine oder mehrere Düsen eines zweiten
Typs 52. Beide der ersten und zweiten Düsen 50, 52 sind
dazu ausgelegt, den Reinigungsmediumstrom zu richten bzw. zu leiten.
Wie in der vorstehend erläuterten
ersten Ausführungsform
handelt es sich bei den ersten Düsen 50 um
Wasserdüsen geringer
Dispersion, und bei den zweiten Düsen 52 handelt es
sich um konvergierende/divergierende Überschalldampfdüsen. Es
wird bemerkt, dass die Anordnung der Düsen 50, 52 und
der Typ der Düsen 50, 52 der
speziellen Anwendung oder Bevorzugung anpassbar ist. Die Erläuterungen
der Düsen 50, 52 und
der Anordnungen vorliegend sind Folgen lediglich beispielhaft.
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Die
zweite Ausführungsform
des Lanzenrohraufbaus 12a enthält außerdem einen vierten Hochdruckdurchlass 88 zum
Leiten von Reinigungsmedium von einer externen Quelle zu dem ersten
Düsenaufbau 78.
Der vierte Hochdruckdurchlass 88 ist durch die Innenwandung der
Buchse 84 festgelegt. Die Buchse 84 ist dauerhaft
an dem ersten Düsenaufbau 78 an
einem Ende angebracht und am anderen Ende an der Nabe 21a abgedichtet,
wodurch der dritte Hochdruckdurchlass 82 und der vierte
Hochdruckdurchlass 88 unabhängig voneinander gehalten werden.
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Während des
Betriebs des Lanzenrohraufbaus 12a befindet sich die Buchse 84 auf
einer anderen Temperatur als die Nabe 21a und der erste
Rohrabschnitt 13a und expandiert und kontrahiert thermisch
mit unterschiedlichen Ausmaßen.
Die Buchse 84 enthält
ein erstes Ende 85 und ein zweites Ende 87. Das
zweite Ende 87 ist dauerhaft an dem ersten Düsenaufbau 78 durch
Löten,
Schweißen
oder andere geeignete Mittel angebracht. Das erste Ende 85 der
Buchse 84 steht mit der Nabe 21a im Eingriff.
Die Nabe 21a enthält
einen Buchsendichtungsaufbau 96 zum Bereitstellen eines
abgedichteten Gleiteingriffs zwischen dem ersten Ende 85 der
Buchse 84 und der Nabe 21a, während eine Bewegung des ersten
Endes 85 des Buchse 84 relativ zur Nabe 21a aufgenommen
wird. Es wird bemerkt, dass die Buchse 84 an dem Verteiler 25 fest
bzw. unbeweglich angebracht sein kann und sich mit dem ersten Düsenaufbau 78 beweglich
im Eingriff befindet. Das Zuführrohr 60 gleitet
in der Buchse 84.
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Die
Nabe 21a enthält
eine ringförmige
Innenschulter 98 und der Verteiler 25a enthält eine
hoch stehende Stirnfläche
bzw. -seite 100. Der Buchsendichtungsaufbau 96 enthält eine
Anzahl von Ringen 102 aus zusammendrückbarem Material, bevorzugt Graphoil
oder Teflon; ein anderes geeignetes Material kann jedoch ebenfalls
verwendet werden. Die Ringe 102 sind übereinander im Stapel angeordnet
und innerhalb der Nabe 21a angeordnet, um an der ringförmigen Innenschulter 98 zu
ruhen bzw. anzuliegen. Wenn der Verteiler 25a an der Nabe 21a angeordnet wird,
werden die Ringe 102 zwischen der ringförmigen Innenschulter 98 und
der angehobenen Ringfläche 100 des
Verteilers 25a zusammendrückt. Das erste Ende 85 der
Buchse 84 erstreckt sich in die Ringe 102 hinein
und wird innerhalb des Stapels von Ringen 102 zurück- und
vorwärtsgleiten
gelassen, während
ein abgedichteter Pfad von dem Zuführrohr 60 zu dem vierten
Hochdruckdurchlass 88 aufrecht erhalten wird.
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Der
zweite Düsenaufbau 80 enthält einen oder
mehrere äußere Durchlässe 56 in
Fluidverbindung mit den ersten Düsen 50 zum
Leiten von Reinigungsmedium von den zylindrischen Rohren 32a zu dem
ersten Düsen 50 und
einen zentralen Durchlass 58 in Fluidverbindung mit den
zweiten Düsen 52 zum Leiten
von Reinigungsmedium von dem zweiten Hochdruckdurchlass 54a zu
den zweiten Düsen 52. Der
zweite Düsenaufbau 80 der
zweiten Ausführungsform 12a ist
identisch zu dem Düsenaufbau 18 der
vorstehend erläuterten
Ausführungsform 12,
wie vorstehend erläutert.
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Wie
in 11 gezeigt, enthält der erste Düsenaufbau 78 einen
oder mehrere äußere Durchlässe 92 in
Fluidverbindung mit den Wasserdüsen 50 und
den zylindrischen Rohren 32a zum Leiten von Reinigungsmedium
von dem dritten Hochdruckdurchlass 82 zu den Wasserdüsen 50 und
zu den zylindrischen Rohren 32a.
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Im
Betrieb gelangt Wasser in den Lanzendüsenaufbau 12 durch
den dritten Hochdruckdurchlass 82, wird dem ersten Düsenaufbau 78 zugeführt, wo ein
Teil des Wassers zwangsweise durch die Wasserdüsen 50 geleitet wird,
während
das restliche Wasser durch die äußeren Durchlässe 92 der
ersten Enden 34a der zylindrischen Rohre 32a geleitet
wird, um zu den Wasserdüsen 50 des
zweiten Düsenaufbaus 80 geleitet
zu werden.
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Wie
in 15 gezeigt, enthält die Nabe 21a einen
Durchbruch 86 zum Verbinden des dritten Hochdruckdurchlasses 82 der
externen Reinigungsmediumzufuhr, bevorzugt der Zufuhr von Wasser.
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Wie
in 13 und 14 gezeigt,
enthält der
erste Düsenaufbau 78 außerdem einen
zentralen Durchlass 94 in Fluidverbindung mit den zweiten
Düsen 52,
und den zweiten Hochdruckdurchlässen 54a zum
Leiten von Reinigungsmedium von dem vierten Hochdruckdurchlass 88 zu
den Dampfdüsen 52 und zu
dem zweiten Hochdruckdurchlass 54a. Ein Zufuhrrohr 60,
dasselbe, wie vorstehend für
die bevorzugte Ausführungsform
erläutert,
führt Dampf
dem vierten Hochdruckdurchlass 88 zu. Das Zuführrohr 60 ist
stationär
relativ zu dem Wärmetauscher
angebracht und teleskopiert innerhalb des vierten Hochdruckdurchlasses 88,
wenn der Lanzenrohraufbau 12a innerhalb des Wärmetauschers
eine vorwärts und
rückwärts gerichtete
Hubbewegung ausführen gelassen
wird. Im Betrieb wird Dampf dem vierten Hochdruckdurchlass 88 zugeführt und
strömt
zu dem zentralen Durchlass 94 in dem ersten Düsenaufbau 78.
Ein Teil des Dampfes wird aus den Dampfdüsen 52 in dem ersten
Düsenaufbau 78 zwangsweise
ausgetragen und der restliche Dampf wird durch den zentralen Durchlass 94 zwangsweise
in den zweiten Hochdruckdurchlass 54a geleitet, um zu den
Dampfdüsen 52 des
zweiten Düsenaufbaus 80 geleitet
zu werden.
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Die
Erfindung ist vorstehend illustrativ erläutert worden, und es wird bemerkt,
dass die verwendete Terminologie dazu dient, der Natur der Worte
der Erläuterung
zu entsprechen und keine Beschränkung darzustellen.
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Offensichtlich
sind zahlreiche Modifikationen und Abwandlungen der vorliegenden
Erfindung im Lichte der vorstehend angeführten Lehren vorstellbar. Es
wird deshalb bemerkt, dass die Erfindung in anderer Weise in die
Praxis umgesetzt werden kann, als vorstehend erläutert.