DE69512672T2

DE69512672T2 - Luftzufuhrventil

Info

Publication number: DE69512672T2
Application number: DE69512672T
Authority: DE
Inventors: Lennart Nordenberg
Original assignee: Kvaerner Pulping AB
Current assignee: Valmet Power AB
Priority date: 1994-09-01
Filing date: 1995-08-29
Publication date: 2000-06-08
Anticipated expiration: 2015-08-30
Also published as: CA2198459A1; EP0777839B1; DE69512672D1; BR9508685A; SE9402922D0; FI970881A; ES2139237T3; WO1996007055A1; EP0777839A1; SE503950C2; SE9402922L; FI116986B; ATE185413T1; US5983930A; FI970881A0

Description

TECHNISCHES GEBIET:

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drosselvorrichtung zur Zufuhr eines Gasstroms durch einen Kanal, wobei die Vorrichtung eine Klappe umfaßt, die so angeordnet ist, daß sie an einer Achse schwenken kann, und die so ausgeführt ist, daß sie bei einer bestimmten durch den Gasstrom ausgeübten Druckkraft aus einer Position, in der der Kanal im wesentlichen geschlossen ist, geöffnet wird.

STAND DER TECHNIK

In Verbindung mit Kesseln verschiedener Arten, beispielsweise Rückgewinnungskesseln zur Verwendung bei der Herstellung von Papierzellstoff oder Heizkesseln oder Dampfkesseln für Festbrennstoff, wie zum Beispiel Rinde, Torf oder Kohle, ist es von großer Wichtigkeit, daß die Verbrennung mit einer gleichmäßigen und gesteuerten Luftzufuhr und mit kontinuierlichem Luftdurchfluß, selbst bei Teillasten, erfolgt. Dies führt zu einer optimierten Verbrennung, wodurch sich ein hoher Wirkungsgrad des Kessels und ein geringer Anteil an umweltgefährdendem Austrag aus dem Kessel ergibt.
In Verbindung mit der Luftzufuhr zu Kesseln werden normalerweise Luftdüsen verschiedener Art verwendet, die aus Klappen bestehen können, welche durch die von dem Luftstrom ausgeübte Druckkraft geöffnet werden. Eine Drosselvorrichtung für einen Heizkessel ist bereits aus der Schrift EP 0,022,599 bekannt, wobei die Drosselvorrichtung eine Ventilklappe umfaßt, deren Öffnungsgrad mittels einer verstellbaren Anschlagschraube eingestellt werden kann. Dies verhindert das Auftreten von Luftzug, wenn keine Luft in den Heizkessel strömt. Eine Drosselvorrichtung für einen Heizkessel ist bereits aus der FR 1,033,033 bekannt, wobei die Drosselvorrichtung Einstellglieder zum Einstellen des Schließgrades einer schwenkbar angebrachten Ventilklappe umfaßt.
Jedoch besteht ein Nachteil dieser und anderer zuvor offenbarter Vorrichtungen darin, daß sie einen hohen Luftdurchfluß, das heißt, einen hohen Luftdurchflußgrad bei Reduzierung des Luftstroms durch die Düse, ohne eine beträchtliche Erhöhung des Druckes für diesen Eintritt nicht gestatten. Ein guter Luftduchfluß ist erforderlich, um eine optimierte Verbrennung im Kessel zu erreichen, während gleichzeitig eine erhöhte Druckanforderung für die Verbrennungsluft den Energieverbrauch im Werk erhöht. Aus der DE 31 04 474 ist eine Drosselvorrichtung bekannt, die tatsächlich für einen guten Luftdurchfluß sorgt, und zwar auch, wenn nur ein reduzierter Luftstrom erhalten wird. Jedoch weist diese bekannte Vorrichtung zwei schwerwiegende Nachteile auf. Erstens erfordert sie die Verwendung zweier getrennter Ausgleichgewichte, um die Klappe auf gewünschte Weise auszugleichen. Zweitens startet die Klappe von einer vertikalen Position aus, was bedeutet, daß sich die durch die Klappe beim Schwenken ausgeübte Drehmomentänderung nahe dieser vertikalen Position drastisch ändert, was natürlich nicht erwünscht ist, da ihre Steuerung schwieriger werden würde.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG:

Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb in der Lösung der obengenannten Probleme und in der Bereitstellung einer Drosselvorrichtung zur Erzielung einer hohen und praktisch konstanten Geschwindigkeit eines einströmenden Gasstroms durch einen Kanal, wobei die Vorrichtung folgendes umfaßt: eine Klappe, die so angeordnet ist, daß sie an einer Achse schwenken kann, und die so ausgeführt ist, daß sie bei einer bestimmten durch den Gasstrom ausgeübten Druckkraft aus einer Position, in der der Kanal im wesentlichen geschlossen ist und in der die Klappe einen Winkel von 30º bis 70º mit der Längsrichtung des Kanals bildet, geöffnet wird,
ein Gewicht, das so angeordnet ist, daß es zusammen mit der Klappe rotiert, wobei das Gewicht so ausgeführt ist, daß es der Achse in Verbindung mit dem Schwenken der Klappe ein Drehmoment verleiht, das das Öffnen der Klappe insofern unterstützt, daß es die Schwerkraft der Klappe praktisch ausgleicht, wenn die Klappe vollständig geöffnet ist, und wobei das Gewicht weiterhin so ausgelegt ist, daß, wenn sich der Gasdruck verringert oder vollständig verschwindet, das Drehmoment von der Klappe das Drehmoment von dem Gewicht überwindet, so daß die Klappe geschlossen werden kann.
Durch Verwendung eines solchen Gewichts, das an der Achse angeordnet ist und einerseits das Öffnen der Klappe unterstützt und andererseits die Schwerkraft der Klappe ausgleicht, wenn in dem Kanal bei geöffneter Klappe ein bestimmter Luftdruck herrscht, wird eine erhöhte und praktisch konstante Geschwindigkeit der einströmenden Luft erreicht, und dies führt zu einer verbesserten Funktion und zu einem verringerten Energieverbrauch des Kessels. Des weiteren bietet die Erfindung die Möglichkeit des Öffnens verschiedener Luftdüsen mit verschiedenen Luftdrücken, um den Strömungsverlauf im Kessel ohne Verwendung eines komplizierten Steuersystems zu ändern.

BESCHREIBUNG DER FIGUREN:

Unten wird die Erfindung anhand der beigefügten Figuren ausführlicher beschrieben; es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN

Fig. 1 zeigt eine Drosselvorrichtung in Form einer Luftdüse gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Vorrichtung in einem Kanal 1 zur Zufuhr von Luft zu einem Einlaß 2 eines Ofens angeordnet ist. Der Ofen ist Teil eines Kessels, der nicht ausführlich gezeigt wird und bei dem es sich um einen Rückgewinnungskessel oder einen Rindenkessel handeln kann. Die Luft strömt in der durch den Pfeil 3 angedeuteten Richtung durch den Kanal 1.
Der Kanal 1 besteht aus einem Rohr mit vorzugsweise rechtwinkligem Querschnitt, obwohl ein Querschnitt anderer Form, zum Beispiel ein quadratischer Querschnitt, natürlich auch in Betracht kommt. Innerhalb des Kanals 1 ist eine Ventilklappe 4 angeordnet, mittels der der Kanal 1 allmählich geschlossen oder geöffnet werden kann. Die Ventilklappe 4 besteht aus einer Platte, die so ausgeführt ist, daß ihre Außenabmessungen im wesentlichen den Innenabmessungen des Kanals 1 entsprechen, außer daß die Länge der Klappe normalerweise größer ist als die Höhe des Kanals 1.
Wenn sich die Klappe 4 in ihrer abgesenkten Position befindet, die in Fig. 1 gestrichelt gezeigt wird, ist der Kanal 1 mit Hilfe der Klappe 4 fast geschlossen. Nur ein schmaler Spalt zwischen der Unterseite der Klappe 4 und dem Kanal 1 wird in diesem Fall gebildet, und dies bedeutet, daß eine geringe Luftmenge zu jeder Zeit einströmen kann. Durch diese Anordnung wird auf den Kanal 1 und den Kessel eine gewisse Reinigungswirkung ausgeübt.
In ihrem oberen Teil ist die Klappe 4 schwenkbar an einer Achse 5 aufgehängt, die im wesentlichen im rechten Winkel zur Längsrichtung des Kanals 1 angeordnet ist. Die Achse 5 ist in den beiden Seitenwänden des Kanals 1 so befestigt, daß sie sich drehen kann, und sie ragt außerhalb des Kanals 1 auf mindestens einer Seite davon weg. Ein Hebelarm 6 ist an dem Teil der Achse 5 angeordnet, das außerhalb des Kanals 1 davon wegragt. Der Hebelarm 6 ist mit einem Kopplungsteil versehen, das drehfest an der Achse 5 angebracht ist. Am Hebelarm 6 ist auch ein getrenntes Gewicht 7 vorgesehen, das vorzugsweise entlang dem Hebelarm 6 verschoben werden kann, das heißt in Radialrichtung bezüglich der Achse 5. Die Position des Gewichts 7 wird mittels eines (nicht gezeigten) Einstellmechanismus eingestellt, der zum Beispiel eine Schraube umfassen kann, mittels derer das Gewicht 7 fest an den Hebelarm 6 geschraubt werden kann, wenn sich letzterer in der gewünschten Position befindet.
Wenn sich die Drosselvorrichtung in ihrer Ruheposition befindet, das heißt, wenn der Luftdruck im Kanal 1 unter dem Öffnungsdruck liegt, der durch das Gewicht 7 oder die Gewichtslast auf der Klappe 4 definiert wird, führt die Schwerkraft der Klappe 4 zu einem Drehmoment, das entgegen dem Uhrzeigersinn um die Achse 5 herum wirkt. Dies führt dazu, daß die Klappe 4 (fast abdichtend) an der unteren Seite des Kanals 1 zur Anlage kommt. In ihrer geschlossenen Position bildet die Klappe 4 einen Winkel von 30º bis 70º bezüglich der Längsrichtung des Kanals 1. Wenn ein bestimmter Luftdruck im Luftstrom im Kanal 1 herrscht, wird eine Druckkraft erzeugt, die auf die Klappe 4 wirkt, und dadurch entsteht ein gewisses Drehmoment. Dies führt dazu, daß die Klappe 4 im Uhrzeigersinn schwenkt. Während die Klappe 4 im Uhrzeigersinn schwenkt, schwenkt auch das Gewicht 7 (das drehfest mit der Achse 5 verbunden ist) im Uhrzeigersinn. Dadurch wird ein gewisses, im Uhrzeigersinn wirkendes zusätzliches Drehmoment erzeugt, das heißt, welches zusammen mit der Druckkraft des Luftstroms das Öffnen der Klappe 4 bewirkt. Gemäß dieser Ausführungsform ist das Gewicht 7 somit so angeordnet, daß es zusammen mit der Achse 5 gedreht wird und auf die Achse 5 in Verbindung mit dem Schwenken der Klappe 4 ein Drehmoment ausübt, so daß das Gewicht 7 das Totgewicht der Klappe 4 ausgleicht.
Die Masse der Klappe 4 und die Masse des Gewichts 7 sind aneinander und an den im Kanal 1 herrschenden Luftdruck angepaßt, so daß sich die Klappe 4 und das Gewicht 7 praktisch ausgleichen, wenn die Klappe 4 ganz geöffnet ist. Jedoch müssen die Masse der Klappe 4 und die Masse des Gewichts 7 aneinander so angepaßt sein, daß, wenn sich der Luftdruck verringert oder vollständig verschwindet, das Drehmoment von der Klappe 4 das Drehmoment von dem Gewicht 7 überwindet, so daß die Klappe 4 wieder geschlossen werden kann.
Die Position des Gewichts 7 bezüglich der Achse 5 und folglich das Drehmoment des Gewichts 7 um die Achse 5 herum können an verschiedene Luftdrücke im Luftstrom angepaßt werden. Aufgrund der Tatsache, daß das Gewicht 7 außerhalb des Kanals 1 angeordnet ist, kann auch leicht Zugang dazu zum Zwecke der Einstellung gewonnen werden.
Der Hebelarm 6 kann als Alternative dazu so angeordnet werden, daß er in der Ruheposition (das heißt, wenn sich die Klappe 4 in ihrer abgesenkten Position befindet) von der Vertikalen abweicht, wie in Fig. 1 gezeigt. Der Hebelarm 6 kann zum Beispiel so angeordnet werden, daß er, wenn sich die Klappe 4 in ihrer Ruheposition befindet, ein Drehmoment um die Achse 5 herum erzeugt, das in der gleichen Richtung wirkt wie das Drehmoment, das infolge der Druckkraft der Luft auftritt. Auf diese Weise wird zum Öffnen der Klappe 4 eine relativ kleine Druckkraft des Luftstroms benötigt. Der Hebelarm 6 kann auch so angeordnet werden, daß er, wenn sich die Klappe 4 in ihrer Ruheposition befindet, zu dem Drehmoment beiträgt, das gegen das Drehmoment von dem Luftstrom wirkt.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. In diesem Fall wird von zwei Gewichten 7, 7', die an zwei Hebelarmen 6, 6' angeordnet sind, auf die Klappe 4 eingewirkt. Die Vorrichtung ist ansonsten analog zu dem oben Beschriebenen ausgeführt. Der eine Hebelarm 6' kann so an der Achse 5 angeordnet werden, daß das eine Gewicht 7' und seine Richtung von der Achse S aus der Resultierenden entsprechen, die sich in jeder Position durch ein mit der Klappe wirkendes Gewicht (das heißt das Gewicht 7') und ein zunehmend gegen die Klappe wirkendes Gewicht ergibt.
Die Erfindung ist nicht auf die erwähnten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb des Schutzumfangs der folgenden Patentansprüche variiert werden. Beispielsweise funktioniert die Erfindung auch für andere Gase als Luft, die sich für verschiedene Drosselvorrichtungen eignen, wo ein hoher Grad an Gasdurchfluß angestrebt wird.
Schließlich können mehrere Gewichte für die Klappe vorgesehen werden, und zwar entweder am Hebelarm oder an der Klappe selbst.

Claims

1. Drosselvorrichtung zur Erzielung einer hohen und praktisch konstanten Geschwindigkeit eines einströmenden Gasstroms durch einen Kanal (1), wobei die Vorrichtung folgendes umfaßt: eine Klappe (4), die so angeordnet ist, daß sie an einer Achse (5) schwenken kann, und die so ausgeführt ist, daß sie bei einer bestimmten durch den Gasstrom ausgeübten Druckkraft aus einer Position, in der der Kanal (1) im wesentlichen geschlossen ist und in der die Klappe (4) einen Winkel von 30º bis 70º mit der Längsrichtung des Kanals (1) bildet, geöffnet wird, ein Gewicht (7), das so angeordnet ist, daß es zusammen mit der Klappe (4) rotiert, wobei das Gewicht (7) so ausgeführt ist, daß es der Achse (5) in Verbindung mit dem Schwenken der Klappe (4) ein Drehmoment verleiht, das das Öffnen der Klappe (4) insofern unterstützt, daß es die Schwerkraft der Klappe (4) praktisch ausgleicht, wenn die Klappe (4) vollständig geöffnet ist, und wobei das Gewicht (7) weiterhin so ausgelegt ist, daß, wenn sich der Gasdruck verringert oder vollständig verschwindet, das Drehmoment von der Klappe (4) das Drehmoment von dem Gewicht (7) überwindet, so daß die Klappe (4) geschlossen werden kann.

2. Drosselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht (7) über einen Hebelarm (6) an der Achse (5) vorgesehen ist.

3. Drosselvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht (7) so angeordnet ist, daß es entlang dem Hebelarm (6) in Radialrichtung bezüglich der Achse (5) eingestellt werden kann.

4. Drosselvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Achse (5) von dem Kanal (1) wegragt und daß das Gewicht (7) an dem Teil der Achse (5) vorgesehen ist, das von dem Kanal (1) wegragt.

5. Drosselvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (5) im wesentlichen im rechten Winkel zu der Längsrichtung des Kanals (1) angeordnet ist.

6. Drosselvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht (7) so angeordnet ist, daß es sich im wesentlichen über der Achse (5) befindet, wenn sich die Klappe (4) in ihrer geschlossenen Position befindet.

7. Drosselvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Gewichte (7, 7') umfaßt, die über einen jeweiligen Hebelarm (6, 6') drehfest an der Achse (5, 5') angebracht sind.

8. Drosselvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Hebelarm (6') im wesentlichen parallel zu der Klappe (4) erstreckt.