EP0048362A2

EP0048362A2 - Schutzvorrichtungen für Kolbenstangen von Arbeitszylindern, insbesondere für Feuerungsanlagen

Info

Publication number: EP0048362A2
Application number: EP81106898A
Authority: EP
Inventors: Johannes Josef Dr.-Ing. Martin; Walter Josef Dipl.-Ing. Martin; Erich Weber
Original assignee: Josef Martin Feuerungsbau GmbH
Current assignee: Josef Martin Feuerungsbau GmbH
Priority date: 1980-09-24
Filing date: 1981-09-03
Publication date: 1982-03-31
Also published as: BR8106084A; EP0048362A3; DD200533A5; DE3036053A1; DK421181A; JPS57108587A; CA1176915A

Abstract

Die Schutzvorrichtung für die Kolbenstange (5) eines Arbeitszylinders (4) weist ein mit der Kolbenstange (5) abgedichtet verbundenes Schutzrohr (9) auf, dessen Länge die Hublänge der Kolbenstange übersteigt und dessen offenes Ende den Arbeitszylinder (4) mit einem engen Spalt (10) übergreift. Falls die sich aus dem engen Spalt (10) ergebende Schutzwirkung nicht ausreicht, kann Luft oder irgendein anderes Gas mittels einer Spülluftleitung (12) in das Innere (11) des Schutzrohres (9) eingeführt werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzvorrichtung für Kolbenstangen von Arbeitszylindern, insbesondere für Feuerungsanlagen, bei welcher an der Kolbenstange ein Schutzrohr mit seinem einen Ende abdichtend befestigt ist, dessen Länge die Hublänge der Kolbenstange übersteigt und das mit seinem gegenüberliegenden offenen Ende über den Arbeitszylinder greift.
Aus der US-PS 3 559 823 ist ein Förderkolben für Brennstoffe bekannt, die von einem Zuführtrichter in eine Förderleitung fallen bzw. in diese durch einen weiteren Kolben gedrückt werden können, wenn sich der Förderkolben in seiner zurückgezogenen Stellung hinter der Durchgangsöffnung zwischen Zuführtrichter und Förderleitung befindet. Der Förderkolben ist an seinem vorderen Ende mit einem Scherkopf versehen und weist ein sehr langes Kolbenhemd auf,um für die beim Abscheren größerer Abfallstücke auftretenden Kippkräfte eine gute Führung aufzuweisen. Dabei ist das Kolbenhemd so lang ausgeführt, daß es in der zurückgezogenen Stellung über einen hydraulischen Arbeitszylinder greift, dessen Kolbenstange am Boden des Förderkolbens befestigt ist. Aufgrund dieser großen Länge des Förderkolbens wird vermieden, daß Brennstoff aus dem Zuführtrichter hinter den Kolben fallen kann, wenn sich dieser in seiner vordersten Arbeitsstellung befindet. Um eine Abdichtung des Förderrohres gegenüber dem Verbrennungsofen zu erzielen, ist das Förderrohr schräg zum Ofen ansteigend angeordnet und in seinem hinteren Teil, in welchem der Zuführtrichter einmündet mit Wasser aufgefüllt. Um bei jedem Förderhub zu vermeiden, daß das Wasser mit nach vorne gedrängt wird, weist der Förderkolben an seiner Oberseite eine in Längsrichtung verlaufende Nut auf, über die das mitgeschleppte Wasser wieder zurückfließen kann. Dies hat zur Folge, daß das Wasser auch in die Verlängerung des Förderrohres eindringen kann, in welcher sich der hydraulische Arbeitszylinder befindet. Einen Schutz der Kolbenstange stellt also dieser Förderkolben nicht dar, da das mit Brennstoffteilen vermischte Wasser in den Raum hinter den Kolben gelangen und so zu einer Korrosion der Kolbenstange führen kann. Dies um so mehr, als der Förderkolben den Arbeitszylinder und dessen Kolbenstange mit verhältnismäßig großem Abstand umgibt, so daß das hinter dem Kolben sich befindende Wasser, welches zunehmend mit Brennstoffteilen angereichert wird, ohne weiteres zur Kolbenstange gelangen kann.
Diese zuletzt beschriebene Gefahr besteht zwar bei einer anderen bekannten Fördereinrichtung (DE-OS 2 821 767) nicht, weil dort ein entsprechender Wasserabschluß nicht vorgesehen und nicht benötigt wird, weil der Förderkolben Stroh durch eine rohrförmige Förderleitung zum Verbrennungsofen fördert, doch umgibt der ebenfalls verhältnismäßig lang ausgeführte Kolben den in seinem Inneren angeordneten Arbeitszylinder mit großem Abstand, so daß für den Fall, daß sich an dem offenen Ende des Förderkolbens aggressive Gase befinden, diese ohne weiteres zur Kolbenstange gelangen können.
Bei vielen Feuerungen, in denen Hydraulik-Antriebe zur Anwendung gelangen, treten Schwierigkeiten mit den Kolbenstangen solcher Arbeitszylinder auf, die nur zeitweilig in ihrer ganzen Länge ein- und ausgefahren werden. Der Grund liegt darin, daß derjenige Teil der Kolbenstange, der während einer längeren Zeit nicht in den Arbeitszylinder hinein- und aus diesem herausgefahren wird,-den Angriffen einer aggressiven Umgebung besonders stark unterworfen ist, wodurch es zu einer Unterwanderung der Chromschicht und zu einer punktförmigen Korrosion mit der Folge einer lokalen Chromablösung kommt. Die an ihrer Oberfläche zerstörte bzw. angegriffene Kolbenstange führt zu Zerstörungen der Kolbenstangendichtung im Arbeitszylinder und in weiterer Folge zu Ölaustritt, also Verlust des Arbeits- öls.
Wenn die Kolbenstange während einer größeren Zeitspanne nicht in den Arbeitszylinder eingefahren wird, kann der an ihr haftende Ölfilm in Verbindung mit Staubablagerungen und hohen Temperatureinwirkungen verkrusten, so daß diese Verkrustungen, wenn die Kolbenstange dann eingefahren wird, zu einer Zerstörung der Kolbenstangendichtung führen kann.
Ein bevorzugtes Einsatzgebiet für Arbeitszylinder dieser Art ist die Beschickeinrichtung einer Feuerung, deren Beschickkolben Arbeitshübe ausführen, die kürzer sind als die gesamte Ausfahrlänge der Kolbenstange des ihn betätigenden Arbeitszylinders. Die oben geschilderten Zerstörungen der Kolbenstangendichtung treten immer dann auf, wenn an Wochenenden oder nach noch längerer Zeit bei einem Entleerungshub des Beschickkolbens die Kolbenstange vollständig in den Arbeitszylinder eingefahren wird. Bei der Anwendung der Arbeitszylinder in Verbindung mit Beschickeinrichtungen kann auch noch der Fall eintreten, daß durch ausgelaufene flüssige heizwertreiche Stoffe oder durch Lecköl ein Brand hinter den Beschickkolben entsteht, hinter denen die Kolbenstangen liegen. Ein solcher Brand kann je nach Intensität und Dauer zu einer Zerstörung der Kolbenstange, und sogar des gesamten Arbeitszylinders führen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schutzvorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe schädliche Einwirkungen auf die Kolbenstange und somit auch schädliche Einwirkungen auf die Kolbenstangendichtung des Arbeitszylinders verhindert werden.
Diese Aufgabe wird ausgehend von der Vorrichtung der eingangs erläuterten Art erfindungsgemäß dadurch ge- - löst, daß das Schutzrohr den Arbeitszylinder mit einem geringen Spalt umgibt.
Da das Schutzrohr, welches hinsichtlich seiner Länge und der abgedichteten Anordnung an der Kolbenstange des Arbeitszylinders nicht mit Förderkolben der eingangs erläuterten bekannten Fördereinrichtungen vergleichbar ist, den Arbeitszylinder mit einem sehr engen Spalt umgibt, wird die Kolbenstange gegen äußere Einflüsse z. B. mechanische Einwirkungen, geschützt. So ist es beispielsweise nicht mehr möglich, daß die Kolbenstange der Einwirkung von Funken, heißer Asche o. dgl. unterliegt. Das hintere durch einen schmalen Spalt offene Ende des Schutzrohres befindet sich bei den meisten Anwendungsfällen in einem Raum, in welchem aggressive Gase nicht vorhanden sind. Sollte dieser Fall jedoch aufgrund bestimmter vorübergehender Betriebszustände der Feuerung eintreten, oder sollte sich aus irgendwelchen anderen Gründen eine bestimmte Anordnung des Arbeitszylinders ergeben, bei welcher aggressive Gase an das rückwärtige Ende des Schutzrohres gelangen können, so wird das Eindringen dieser Gase in den Innenraum des Schutzrohres durch den engen Spalt weitgehend ausgeschlossen, der zwischen dem Arbeitszylinder und dem Schutzrohr besteht. Wenn gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung.der Spalt zwischen dem Arbeitszylinder und dem Schutzrohr nach Art einer Ringdüse ausgebildet ist, so wird aufgrund der Bewegungen der Kolbenstange, mit welcher das Schutzrohr zwangsläufig mitgeführt wird, eine Pumpwirkung bezogen auf das von dem Schutzrohr eingeschlossene Volumen ausgeübt, wodurch eine..Luftumwälzung innerhalb des Schutzrohres eintritt, die einerseits die Ablagerung von in der Luft enthaltenen Staubteilchen verhindert, und andererseits eine Kühlung der Kolbenstange bewirkt, da die Luft aus einem Raum herangeführt wird, der einen größeren Abstand von dem vorderen Ende der Kolbenstange aufweist und somit nicht mehr einer hohen Temperatureinwirkung unterliegt, wie dies bei dem vorderen Ende der Kolbenstange der Fall sein kann.
Um diesen durch die Pumpbewegungen erzeugten Schutz bzw. die damit bewirkte Kühlung noch zu verstärken, kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine Spülluftleitung in das Innere des Schutzrohres einmünden.
Diese kann in vorteilhafter Weise an ihrer Mündung düsenförmig ausgebildet sein, um die Austrittsgeschwindigkeit der Spülluft und damit die Umwälzung innerhalb des Schutzrohres zu erhöhen. Der Ausdruck " Spülluft" ist dabei nicht so eng zu betrachten, sondern es kann jedes beliebige Gas verwendet werden, falls keine Schutzwirkung durch Luft erzielt wird, weil die Umgebung zu aggressiv ist, so daß beispielsweise der Einsatz von inerten Gasen notwendig sein kann. Unter dem Ausdruck Spülluft ist somit jedes Gas zu verstehen, das zum Schutz der Kolbenstange in das Schutzrohr eingeführt werden kann.
Falls aus bestimmten Gründen das Schutzrohr mit einem rechteckigen Querschnitt und der Arbeitszylinder mit einem runden Querschnitt ausgeführt ist, ist in Weiterbildung der Erfindung zur Abdichtung des hinteren Endes des Schutzrohres im Inneren desselben im Bereich des hinteren offenen Endes eine Trennwand mit einer Durchtrittsöffnung vorgesehen, deren Kontur der Außenkontur des Arbeitszylinders und derjenige Teile mit einem engen Spalt angepaßt ist, die an der Außenseite des Arbeitszylinders vorgesehen sind. Solche Teile können beispielsweise Zuführungsrohre für die Arbeitsmittel sein. Es ist somit möglich in einfacher Weise durch einen entsprechenden Ausschnitt in der Trennwand bei einem einfachen Querschnitt des Schutzrohres einen engen Spalt zwischen dem Arbeitszylinder auch dann zu schaffen, wenn dieser mit zusätzlichen Teilen oder Rohren an seiner Außenseite versehen ist.
Die Wirkung des engen Spaltes, die darin besteht, aggressive Gase oder Staubteile aus dem Innenraum des Schutzrohres fernzuhalten, um eine Ablagerung der Staubteile oder des Kondensats aus den Gasen auf der Kolbenstange zu verhindern, ist dann besonders bedeutsam, wenn das hintere Ende einer solchen schädlichen Atmosphäre ausgesetzt ist. Wenn dagegen die Möglichkeit besteht, den Arbeitszylinder hinter einer Schutz- bzw. Trennwand anzuordnen, so empfiehlt es sich gemäß einer Weiterbildung der Erfindung das Schutzrohr mit engem Spalt oder abgedichtet durch diese Schutz- bzw. Trennwand hindurchzuführen.
Um die Befestigungsstelle zwischen Schutzrohr und Kolbenstange nicht zu sehr zu belasten und ein Schiefziehen des Schutzrohres zu verhindern, kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung das Schutzrohr durch Stütz- und Führungsrollen abgestützt und geführt sein. Je nach Länge des Schutzrohres können mehrere solcher Stütz- und Führungsrollen hintereinander angeordnet sein.
Bei einer Verwendung der Schutzvorrichtung in Verbindung mit einem Arbeitszylinder für einen Beschickkolben einer Beschickvorrichtung für eine Feuerung ist es vorteilhaft, wenn in Weiterbildung der Erfindung das Schutzrohr mit seiner Oberkante entweder bündig mit der Oberkante des Beschickkolbens oder unterhalb derselben unmittelbar an diesen anschließt. Hierdurch wird ein weites Ausfahren der Kolbenstange ermöglicht, ohne daß ein auf dem Beschickkolben angeordneter Abstreifer in seiner Funktion beeinträchtigt wird, was der Fall sein könnte, wenn das Schutzrohr höher als der Beschickkolben wäre, da sich sonst zwischen Schutzrohr und Abstreifer Ablagerungen ansammeln könnten.
Weitere Ausgestaltungen, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles der Erfindung.
In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Beschickvorrichtung, bei welcher die Erfindung anwendbar ist;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Arbeitszylinder mit Schutzvorrichtung nach der Erfindung; und
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 2.

Fig. 1 zeigt eine Beschickvorrichtung für eine Feuerung, bei welcher mit 1 eine Aufgabeschurre, mit 2 ein Aufgabetisch und mit 3 ein Beschickkolben bezeichnet sind. Fig. 1 zeigt also ein mögliches Anwendungsgebiet für die Erfindung
Zur Betätigung des Beschickkolbens 3 dient, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist, ein Arbeitszylinder 4, dessen Kolbenstange 5 mit dem Beschickkolben 3 über ein Gelenk 6 verbunden ist. Die Aufgabeschurre 1 reicht bis nahe an die Oberseite des Beschickkolbens 3 heran, auf dem ein Abstreifer 7 aufruht, um ein Mitziehen des aufzugebenden Gutes durch den zwischen Aufgabeschurre 1 und Beschickkolben 3 verbleibenden Spalt 8 zu verhindern.
Damit die Kolbenstange 5 gegen äußere Einflüsse geschützt ist, ist diese mittels eines Schutzrohres 9 umgeben, das in der Nähe des vorderen Endes der Kolbenstange 5 abdichtend mit dieser verbunden ist. Das Schutzrohr 9 schließt bündig an den Beschickkolben 3 an, so daß die Funktion des Abstreifers 7 nicht beeinträchtigt wird.
Die Länge des Schutzrohres 9 ist so bemessen, daß es den Arbeitszylinder 4 auch bei vollständig ausgefahrener Kolbenstange 5 übergreift. Zwischen dem Schutzrohr 9 und dem Arbeitszylinder 4 ist ein enger ringförmiger Spalt 10 belassen, der nach Art einer Ringdüse ausgebildet ist und durch welchen während der Hin- und Herbewegung der Kolbenstange Luft in den durch das Schutzrohr 9 umgebenen Raum eingesaugt und wieder herausgedrückt wird, wobei dieser Spalt 10 so knapp bemessen ist, daß bei der vorhandenen Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens die sich hierbei ergebende Pumpwirkung ausreicht, um eine merkbare Einströmgeschwindigkeit der eingesaugten Luft in den durch das Schutzrohr 9 begrenzten Raum zu bewirken. Hierdurch wird eine Umwälzung und eine Spülung dieses Raumes erreicht, wodurch die Kolbenstange gekühlt und möglicherweise eindringende Staubteilchen herausgespült werden, so daß sich keine Ablagerungen aus eventuell staubhaltiger Luft auf der Kolbenstange absetzen können.
Um diese Spülung und Kühlung des durch das Schutzrohr 9 begrenzten, sich während des Verschiebebewegung der Kolbenstange 5 ständig ändernden Raumes 11 noch wirksamer zu gestalten, ist durch den Spalt 10 eine Spülluftleitung 12 in den Raum 11 eingeführt, aus deren düsenförmig gestalteter Mündung 13 Luft mit Überdruck in den Raum 11 eingeführt wird. Diese Spülluftleitung kann beispielsweise mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Unterwindleitung verbunden sein, so daß bei einer relativ hohen Unterwindpressung eine ausreichende Luftbewegung in dem Raum 11 erzielbar ist.
Das Schutzrohr 9 ist durch eine rückwärtige Trennwand 14 abgedichtet hindurchgeführt, so daß keine Falschluft in den Beschickraum und somit in die Feuerung eindringen kann. Da das Schutzrohr nach rückwärts über die Trennwand 14 auch in der vollständig ausgefahrenen Endlage der Kolbenstange 5 hervorsteht, können bei normalem Betrieb in den Spalt 10 keine aggressiven Gase aus dem Beschickraum eindringen. Dies ist nur dann der Fall, wenn durch vorübergehende Druckerhöhung im Beschickraum, beispielsweise hervorgerufen durch eine intensive Verpuffung im Feuerraum, Gase aus dem Beschickraum hinter die Trennwand 14 durch undichte Stellen gelangen können.
Zur Führung und Abstützung des Schutzrohres 9 sind Stütz- und Führungsrollen 15 vorgesehen, die ein Schieflaufen des Schutzrohres 9 verhindern, welches nur an seinem dem Beschickkolben 3 zugewandten Ende mit der Kolbenstange 5 fest verbunden ist.
Damit wegen der Anordnung der Spüluftleitung 12 und der für den Betrieb des Arbeitszylinders notwendigen Zuführungsleitungen 16 das Schutzrohr 9 nicht mit entsprechenden Auswölbungen versehen werden muß, da es der Kontur des Arbeitszylinders einschließlich der Leitungen angepaßt sein sollte, ist in dem mit rechteckigem Querschnitt ausgeführten Schutzrohr 9 an dessen hinteren Ende eine Trennwand 17 vorgesehen, die eine Durchtrittsöffnung 18 für den Arbeitszylinder 4 aufweist. Die Kontur der Durchtrittsöffnung 18 ist dabei der Kontur des Arbeitszylinders 4 und der Kontur der am Arbeitszylinder angeordneten Leitungen 12 und 16 unter Beibehaltung eines engen Spaltes 10 angepaßt.

Claims

1. Schutzvorrichtung für Kolbenstangen von Arbeitszylindern, insbesondere für Feuerungsanlagen, bei welcher an der Kolbenstange (5) ein Schutzrohr (9) mit seinem einen Ende abdichtend befestigt ist, dessen Länge die Hublänge der Kolbenstange (5) übersteigt, und das mit seinem gegenüber liegenden offenen Ende über den Arbeitszylinder (4) greift, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr (9) den Arbeitszylinder (4) mit einem geringen Spalt (10) umgibt.

2. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Spalt (10) zwischen dem Arbeitszylinder (4) und dem Schutzrohr (9) nach Art einer Ringdüse ausgebildet ist.

3. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine Spülluftleitung (12) in das Innere (11) des Schutzrohres (9) einmündet.

4. Schutzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung (13) der Spülluftleitung (12) düsenförmig ausgebildet ist.

5. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß im Inneren des Schutzrohres (9) im Bereich des hinteren offenen Endes eine Trennwand (17) mit einer Durchtrittsöffnung (18) vorgesehen ist, deren Kontur der Außenkontur des Arbeitszylinders (4) und derjenigen Teile (12, 16) mit einem engen Spalt (10) angepaßt ist, die an der Außenseite des Arbeitszylinders (4) vorgesehen sind.

6. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet, durch Stütz- und Führungsrollen (15) für das Schutzrohr (9).

7. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei ihrer Verwendung in Verbindung mit einem Beschickkolben (3) einer Beschickvorrichtung für eine Feuerung das Schutzrohr (9) mit seiner Oberkante entweder bündig mit der Oberkante des Beschickkolbens (3) oder unterhalb derselben unmittelbar an diesen anschließt.

8. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung des Arbeitszylinders (4) hinter einer Schutz- bzw. Trennwand (14) das Schutzrohr (9) mit engem Spalt oder abgedichtet durch diese Schutz- bzw. Trennwand (14) hindurchgeführt ist.