DE69003964T2

DE69003964T2 - Vorrichtung zur Begrenzung des Überdrucks in einem Ofen.

Info

Publication number: DE69003964T2
Application number: DE90300804T
Authority: DE
Inventors: Adrianus Jacobus Hengelmolen
Original assignee: Copermill Ltd
Current assignee: Copermill Ltd
Priority date: 1989-02-04
Filing date: 1990-01-25
Publication date: 1994-03-24
Anticipated expiration: 2010-01-26
Also published as: GB8902497D0; GB2227822B; US5029533A; EP0382378B1; EP0382378A3; ES2047253T3; DE69003964D1; ATE96216T1; EP0382378A2; CA2008952A1; GB2227822A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Druckentlastungsmechanismus für einen Ofen.
Kesselsysteme arbeiten normalerweise mit einem über dem Atmosphärendruck liegenden Druck und sind konstruiert, um diesen Druck aushalten zu können. Neuere Konstruktionen von Öfen, insbesondere diejenigen, mit denen eine Umweltverschmutzung effektiv vermieden werden kann, können auch mit einem (Über-)Druck arbeiten und/oder Begrenzersteuer- "Ventil"anordnungen aufweisen, die bei einem Ausfall derselben einen schnellen Druckaufbau im Ofen herbeiführen.
Bekannte Sicherheitsvorrichtungen umfassen einen geschwächten Abschnitt eines Kessels, der normale Drücke auszuhalten vermag, bei einem Druckanstieg über eine vorgegebene Sicherheitsgrenze jedoch "birst" und damit öffnet. Bei Kesseln dieser Art kann dies einen geschwächten Wandabschnitt, in Öfen eine dünnere Wärmewand, die ein geschwächtes "Fenster" bildet, umfassen.
Diese bekannten Sicherheitssysteme sind mit einer Anzahl von Nachteilen behaftet; diese bestehen u.a. darin, daß das System nicht getestet werden kann, weil es bei jedem Test effektiv zerstört wird und wieder aufgebaut werden muß. Außerdem vermag dieses System nicht wirksam extrem schnelle Druckanstiege, wie bei einer Explosion im Kessel oder Ofen, zu berücksichtigen. Außerdem muß die Sicherheitsvorrichtung, wenn sie einmal "geborsten" ist, sorgfältig wieder aufgebaut oder rekonstruiert werden, was normalerweise nur durch qualifizierte Arbeiter erfolgen kann.
Die DE-AS 19 41 820 offenbart eine Sicherheitsvorrichtung für einen Ofen mit einem Verschlußventil, das normalerweise dicht geschlossen ist und eine Hydraulikzylindereinheit aufweist, die in Abhängigkeit von einem schnellen Druckaufbau oder -anstieg im Ofen das Verschlußventil zu öffnen vermag.
Die US-PS 4 800 824 offenbart eine Verbrennungsanlage mit einer Pyrolysekammer, die eine lotrecht verschiebbare Fronttüranordnung aufweist. Die Tür ist mit Hilfe von zwei Hydraulikzylindern lotrecht verschiebbar.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Druckentlastungsmechanismus für einen Ofen oder Kessel oder eine ähnliche Anlage (im folgenden als Ofen bezeichnet), welcher Mechanismus einfach test- oder überprüfbar und leicht rückstellbar ist und auf extrem schnelle Anstiege des Innendrucks, etwa durch eine Explosion verursacht, anzusprechen vermag.
Gegenstand dieser Erfindung ist ein Druckentlastungsmechanismus für einen Ofen, wobei der Mechanismus umfaßt: eine Tür, die an ihrem einen Ende zum Verschließen einer Öffnung im Ofen mit diesem gelenkig verbunden ist, wobei die Tür Dichtungsmittel zum gasdichten Abdichten der Öffnung aufweist, der dadurch gekennzeichnet ist, daß erste und zweite doppeltwirkende Hydraulikzylinder jeweils mit den gegenüberliegenden Rändern der Tür an von den (Scharnier-)Gelenken entfernten Stellen verbunden und außerhalb des Ofens montiert sind,
wobei jeder doppeltwirkende Hydraulikzylinder in einer ersten Richtung zum Aufbringen von Schließdruck auf die Tür, um deren Öffnung gasdicht abzudichten, betätigbar ist, welcher Schließdruck ausreicht, um die Tür gegen die innerhalb des Ofens herrschenden, durch den Verbrennungsprozeß im Ofen erzeugten Drücke vollständig geschlossen zu halten,
und eine Steuereinheit, die einen eine Explosion im Ofen anzeigenden schnellen Druckanstieg im Ofen zu detektieren vermag, vorgesehen ist,
und wobei die Steuereinheit mit jedem der doppeltwirkenden Hydraulikzylinder verbunden ist und eine große Erhöhung des Hydraulikdrucks zu jedem doppeltwirkenden Hydraulikzylinder in dessen zweiter Richtung zu liefern vermag, um den durch den doppeltwirkenden Hydraulikzylinder in der ersten Richtung ausgeübten Druck zu überwinden und damit die Tür zum Ablassen des Explosionsdrucks zwangsweise zu öffnen.
Ausführungsformen dieser Erfindung sind im folgenden beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ofens mit einer Sicherheitsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine schematische Vorderansicht der Sicherheitsvorrichtung nach Fig. 1 und
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht der Sicherheitsvorrichtung nach Fig. 1.
Ein in Fig. 1 dargestellter Ofen 10 ist auf Säulen 12, 14 montiert bzw. gelagert. Die spezielle Konstruktion des Ofens ist für die Erfindung unwesentlich; wie eingangs angegeben, kann die Sicherheitsvorrichtung bei Kesseln oder Sprühtrocknern oder ähnlichen Vorrichtungen eingesetzt werden, bei denen die Möglichkeit für innere Explosionen besteht. Der Ofen ist daher nur beispielhaft angegeben; die Erfindung ist jedoch speziell auf Öfen anwendbar, weil diese häufig Explosionen ausgesetzt sind, speziell wenn sie zum Verbrennen oder Aufschmelzen von Schrott- oder Abfallmaterial benutzt werden.
Der Ofen 10 ist mit einer Tür 16 versehen, die normalerweise mittels einer in Fig. 2 in Einzelheiten dargestellten Einrichtung 18 hochziehbar ist.
Der im Ofen 10 herrschende Druck wird durch einen Detektor 20 erfaßt (gemessen), wobei ein "Signal" über eine Verbindung (Leitung) 22 zu einer oder mehreren hydraulischen Betätigungsvorrichtungen (Hydraulikzylindern) 24, 24' geleitet wird. Die Verbindung 22 kann, wenn der Ofen elektronisch gesteuert bzw. geregelt wird, elektronisch oder aber hydraulisch oder gasdruckbetätigt sein.
Gemäß den Fig. 2 und 3 ist die Tür 16 bei diesem Beispiel an einem Rahmen (Gerüst) 30 verschiebbar geführt und mit Hilfe von Drahtseilen 32, 34 hochziehbar, die mit einer durch einen Motor 38 angetriebenen Wickeltrommel 36 verbunden sind und über Umlenk(seil)scheiben 40 laufen. Die Tür 16 ist mithin auf Rollen 42 verschiebbar, um das Eingeben des Aufgabematerials in den Ofen 10 zu ermöglichen.
Der Rahmen 30 ist an seinem oberen Ende an Schwenkpunkten 44 angelenkt, die mit Hilfe geeigneter Scharniere am Hauptrahmen bzw. -gerüst des Ofens 10 angebracht sind. Wenn sie in ihre dargestellte Schließstellung abgelassen ist, ist die Tür 16 mit Hilfe von um die Tür umlaufenden Dichtungen 50, 52 abgedichtet. Dabei kann auch eine obere Rolle 54 vorgesehen sein, die als Leit- oder Führungsrolle für die Tür beim Hochziehen und Ablassen derselben dienen kann, um ein Anschlagen der Tür am oberen Teil der Dichtung 52 zu verhindern.
An die Unterseite des Rahmens 30 sind die Betätigungs- oder Kolbenstangen von zwei Hydraulikzylindern 60, 62 angeschlossen, die (gemäß Fig. 3) an einem Teil des Hauptrahmens des Ofens verankert oder angebracht sind. Die Zylinder 60, 62 sind vorzugsweise vom doppeltwirkenden Typ mit zwei Einlässen 70, 72 auf beiden (gegenüberliegenden) Seiten eines Kolbens 74. In an sich bekannter Weise bewirkt der am Einlaß 72 anliegende Hydraulikflüssigkeitsdruck eine Verschiebung des Kolbens nach links, und der Druck am Einlaß 70 läßt den Kolben 74 sich nach rechts verschieben, wodurch die Tür 16 jeweils geschlossen bzw. geöffnet wird.
Wenn sich der Ofen im Betrieb befindet, steht der Kolben 74 normalerweise in der Stellung gemäß Fig. 3; er wird nur dann verschoben, wenn im Inneren des Ofens 10 ein Überdruck herrscht oder wenn die Tür 16 geöffnet werden soll.
Im letzteren Fall wird durch allmähliches Abschalten des Hydraulikdrucks vom Einlaß 72 die Tür 16 in die Lage versetzt, von den Dichtungen 50, 52 abzuheben, so daß sie dann hochgezogen werden kann. Sodann kann Metallschrott oder ähnliches, zu schmelzendes oder zu verbrennendes Gut in den Ofen geladen werden, worauf die Tür 16 wieder abgelassen wird. Durch Wiederzuführung von Druck(mittel) zum Einlaß 72 wird die Tür 16 wieder gegen die Dichtungen 50, 52 angepreßt, um damit die Öffnung 10' im Ofen 10 abzudichten. Der Einlaß 70 kann für die Lieferung oder Anlegung von Druck, um die Tür 16 erforderlichenfalls tatsächlich in die Offenstellung zu drängen, benutzt werden, doch ist dies möglicherweise nicht nötig.
Wenn der im Ofen 10 herrschende Druck schnell ansteigt, wird dies (dieser Druckanstieg) (zu) einer Steuereinheit 80 übertragen bzw. gemeldet, welche Steuereinheit auf einen etwaigen schnellen Luftdruckanstieg durch Herbeiführung einer starken Erhöhung des Hydraulikdrucks an der Einlaßleitung 70 anspricht und dadurch den Kolben 74 zu einer schnellen Verschiebung zum Öffnen der Tür 16 zwingt.
Die Hauptvorteile dieser Vorrichtung besteht darin, daß es möglich ist, die Vorrichtung durch Herbeiführung einer Explosion, durch Zündung einer (Spreng-)Ladung innerhalb des Ofens, zu testen, ohne den Ofen zu beschädigen, weil die Tür 16 durch Ablassen des übermäßigen Hydraulikdrucks am Einlaß 70 wieder geschlossen werden kann. Außerdem wird durch die Verwendung der Hydraulikzylinder 60, 62, (62 in Fig. 3 nicht dargestellt, wirkt aber ebenso wie der Zylinder 60) ein sehr schnelles Öffnen der Tür 16 gewährleistet.
In Verbindung mit einem Ofen kann daher die Haupttür als Sicherheitstür benutzt werden. Bei Sprühtrocknern oder Kesseln kann eine spezielle, zweckmäßig angelenkte Tür nötig sein, die jedoch aus bereits vorhandenen Inspektionsluken konstruiert werden kann.

Claims

1. Druckentlastungsmechanismus für einen Ofen (10), wobei der Mechanismus umfaßt: eine Tür (16), die (bei 44) an ihrem einen Ende zum Verschließen einer Öffnung im Ofen mit diesem gelenkig verbunden ist, wobei die Tür Dichtungsmittel (50, 52) zum gasdichten Abdichten der Öffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß erste und zweite doppeltwirkende Hydraulikzylinder jeweils mit den gegenüberliegenden Rändern der Tür an von den (Scharnier-)Gelenken entfernten Stellen verbunden und außerhalb des Ofens montiert sind,

wobei jeder doppeltwirkende Hydraulikzylinder in einer ersten Richtung zum Aufbringen von Schließdruck auf die Tür, um deren Öffnung gasdicht abzudichten, betätigbar ist, welcher Schließdruck ausreicht, um die Tür gegen die innerhalb des Ofens herrschenden, durch den Verbrennungsprozeß im Ofen erzeugten Drücke vollständig geschlossen zu halten,

und eine Steuereinheit (80), die einen eine Explosion im Ofen anzeigenden schnellen Druckanstieg im Ofen zu detektieren vermag, vorgesehen ist,

und wobei die Steuereinheit (bei 70) mit jedem der doppeltwirkenden Hydraulikzylinder (60, 62) verbunden ist und eine große Erhöhung des Hydraulikdrucks zu jedem doppeltwirkenden Hydraulikzylinder (60, 62) in dessen zweiter Richtung zu liefern vermag, um den durch den doppeltwirkenden Hydraulikzylinder in der ersten Richtung ausgeübten Druck zu überwinden und damit die Tür zum Ablassen des Explosionsdrucks zwangsweise zu öffnen.

2. Druckentlastungsmechanismus für einen Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tür mit Rollenmitteln (42) versehen ist, welche ein Bewegen der Tür, wenn die Zylinder aus ihrem Betrieb in der ersten Stellung bzw. Richtung entlassen werden, zuzulassen vermögen, um einen Zugang zum Ofen zu ermöglichen.

3. Druckentlastungsmechanismus für einen Ofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tür (16) im wesentlichen rechteckig und (bei 44) an ihrem oberen Ende angelenkt ist und die Hydraulikzylinder (60, 62) an einem unteren Ende der Tür angeordnet sind, so daß anfängliche Explosionsgase am unteren Ende der Tür in einer Richtung parallel zu einer Hauptfläche der Tür und nicht in einer Richtung unter einem rechten Winkel zur Hauptfläche der Tür entlassen werden, um damit eine Bedienungsperson vor einem direkten Druckstoß von einer Explosion im Ofen (10) zu schützen.