EP0828984A1 - Antriebssystem für wasserlanzenbläser mit gehäuse für sperr- und spülmedium und verfahren zum betrieb - Google Patents

Antriebssystem für wasserlanzenbläser mit gehäuse für sperr- und spülmedium und verfahren zum betrieb

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EP0828984A1
EP0828984A1 EP96916171A EP96916171A EP0828984A1 EP 0828984 A1 EP0828984 A1 EP 0828984A1 EP 96916171 A EP96916171 A EP 96916171A EP 96916171 A EP96916171 A EP 96916171A EP 0828984 A1 EP0828984 A1 EP 0828984A1
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EP
European Patent Office
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water lance
water
movement
lance
blower according
Prior art date
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EP96916171A
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English (en)
French (fr)
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EP0828984B1 (de
Inventor
Friedrich Bude
Karl Albers
Richard Zachay
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Bergemann GmbH
Original Assignee
Bergemann GmbH
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Publication date
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G3/00—Rotary appliances
    • F28G3/16—Rotary appliances using jets of fluid for removing debris
    • F28G3/166—Rotary appliances using jets of fluid for removing debris from external surfaces of heat exchange conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J3/00—Removing solid residues from passages or chambers beyond the fire, e.g. from flues by soot blowers

Definitions

  • the present invention relates to a water lance blower according to the preamble of claim 1 and a method for its operation.
  • the water jet from water lance blowers generally follows a certain predetermined path on the surface to be cleaned, also called a blow figure, this path generally running in a meandering or spiral manner and possibly avoiding obstacles, openings or other sensitive zones.
  • Another two-axis control is also known from WO 93/12398, which precisely controls the water lance by means of two spindle drives running perpendicular to one another, which in turn are held by means of a guide frame.
  • Drive and bearing elements are stored and arranged in a frame construction that take up a large space.
  • the often big one The length of the lance and the water supply lead to great leverage and forces, which in turn require corresponding guides, drives and frames.
  • each hatch there is not enough space available in the area of each hatch, which can be any opening in which a water lance blower should advantageously be arranged.
  • the object of the present invention is to provide a simply constructed water lance blower with a housing for sealing and rinsing medium, which can move along freely definable blow figures at freely definable speeds and, in particular, can be installed and operated even under difficult spatial conditions.
  • Methods for operating such water lance blowers are also intended to be specified by the invention.
  • the water lance blower according to the invention for cleaning heating systems can be moved by at least one movement element.
  • the drive system is equipped with position transducers for the exact determination of the position of the water lance, which enables a controlled driving style to be achieved.
  • the use of at least one movement element, which is articulated at one end directly to the heating system and at another end to the water lance, is particularly cheap and space-saving. With such a construction, a new concept is pursued with which a water lance blower can be operated independently of a frame structure. This enables the water lance blower to be placed flexibly while making good use of the space available on the heating system.
  • the movement element is at least part of a manipulator arm.
  • One end of the manipulator arm can preferably be attached to the heating system in such a way that the water lance blower is easily accessible in terms of maintenance and inspection, without unnecessarily restricting the space on a work platform.
  • the manipulator arm itself can be designed freely, with the movement element itself being the manipulator arm in one embodiment. If the ends of one or more movement elements are arranged in a plane that runs perpendicular to a vertical plane through the movement point of the water lance, it is possible to shift this movement point far forward into the hatch or the heating system, as a result of which larger ones move Swivel ranges and more favorable lever ratios result in the drive system.
  • the water lance blower is installed in the horizontal ceiling or floor of a heating system, it is below the vertical level to then understand a corresponding horizontal through the movement point.
  • a housing for example in the form of a flexible membrane, for encapsulating at least the area around the hatch and for applying a blocking and flushing fluid is thus facilitated.
  • Dispensing with a guide frame for the water lance blower is not mandatory. Rather, such a seal can also be used advantageously on frame-guided water lance blowers. It is also possible to retrofit a housing which is acted upon by a locking and flushing medium on a water lance blower that already exists in a heat installation. This provides protection against escaping gases from the heating system while at the same time cooling the water lance blowers.
  • a significant reduction in the overall length of a water lance and thus an additional improvement in the installation conditions, which also makes it easier to accommodate a housing, is achieved in that the water supply is angled one or more times by a total of more than 70 °, in particular more than 90 °. It was previously known to design the water supply at an obtuse angle below 70 ° in order to, for. B. a hose from obliquely behind, but deflections of 90 ° or more were not possible with previous drive systems, since the hose would then collide with the drive elements. In addition, such diversions were not taken into account because of a possible negative influence on the jet quality of the water lance.
  • Angled water feeds have the advantage, however, that the water feed is closer to the point of movement of the water lance, as a result of which the forces required to move the water lance are significantly reduced because of the shorter lever with which the heavy water feed acts.
  • the water supply can be laid close to the point of movement and the outer wall of the heating system, as a result of which much smaller ways of supplying water when moving the water lance are required.
  • This Advantages also make it possible to use less stable drive systems since lower forces are now required.
  • Such drive systems can be implemented without a continuous frame, as a result of which the water supply line near the wall can run without problems in an area without drive elements.
  • the last curvature of the water supply line can impair the quality of the water jet emerging from the water lance.
  • a compensation volume in particular an essentially spherical compensation volume, at the rear end of the shortened water lance.
  • a shortened design of the water lance with supply of water close to the wall, in particular approximately parallel to the wall, can also be relatively completely encapsulated with a housing, as a result of which all drive elements can be protected against contamination. Only the water supply line and measuring and control lines have to be routed through the housing to the outside. Different flow paths, as will be explained in more detail with the aid of the drawing, can be realized so that cooling, protection against contamination (flushing) and prevention of uncontrolled gas exchange through the hatch (blocking) can be achieved at the same time. In order to protect the outlet area from contamination and aggressive gases in particular, the flushing medium can flow around it in the manner of a jacket jet. An embodiment of a water lance blower with a protective sleeve is also preferred.
  • a suitable measurement and control variable for the blocking function of the medium is, in particular, the differential pressure between the interior of the heating system and the interior of the housing. If this value is kept constant, gas can never flow from the heating system into the housing and the flow of barrier medium into the heating system remains constant at an acceptably low level.
  • a suitable measurement and control variable for the flushing function (or cooling function) of the medium is, in particular, the temperature at one or more measuring points in the front area of the water lance or in the vicinity of the point of movement. If this value is kept constant, the amount of cooling medium varies depending on the operating conditions, but only to the extent absolutely necessary for the flushing function. Both controls can also be used in combination, for example by first keeping the differential pressure constant, but switching to temperature control when a limit temperature is exceeded.
  • a third movement element which can then support the drive, is very important for such arrangements.
  • more than three movement elements can also be used.
  • the drive system has displacement transducers for the precise determination of the position of the water lance, so that now it is no longer a pure control but a controlled control along a desired movement line is possible.
  • the displacement transducers allow precise control of the blow figure, so that the movement elements accordingly can be regulated.
  • the drive system also allows certain parts of the blow figure to be moved at a first speed and other parts of the blow figure, for example non-contaminated or sensitive areas, at a second speed. Basically any blow figures and any speed profiles can be programmed or saved by recording on site.
  • the displacement transducers can either be arranged in the movement elements themselves as typical displacement or angle transducers, or they can be arranged on one or more displacement transducer arms. It is important that they can measure the exact position of the water lance in relation to a reference position, which may be determined before the blowing process begins. Capacitive, inductive or magnetic sensors as well as digital pedometers and the like are suitable as displacement sensors.
  • the control takes place in a common control electronics which receives the measured values of the displacement transducers, compares them with the target values of the given blow figure and controls the movement elements accordingly.
  • the movement elements can be, for example, hydraulic or pneumatic reciprocating pistons, as well as known spindle or rack and pinion drives, also electric or magnetic drives or the use of a manipulator arm are possible.
  • it can also be advantageous to adapt the movement elements to the spatial conditions with levers, cables, chains, swivel joints and the like.
  • One method for operating the system according to the invention is that the system is set up on site and then the blowing figure is run for the first time using a template or by visual observation of the water jet and the associated measured values of the displacement sensors are stored. It is also possible to calculate the setpoints for the displacement transducers for any blowing figure after the measured values of the displacement transducers have been determined for specific reference points.
  • the invention permits the almost arbitrary arrangement of one or more movement elements depending on the local conditions, the control of the movement element or elements by displacement sensors, despite the necessary complicated coordinate transformations, making it possible to exactly follow predetermined blow figures with predetermined speed profiles.
  • FIG. 1 is a view from the outside of a water lance blower in a hatch of a heating system
  • FIG. 2 shows a horizontal section through the wall of the heating system in the plane of the water lance blower
  • 3 shows schematically the mode of operation of a water lance blower in a heating system
  • FIG. 4 shows the view of FIG. 1 with the movement axes drawn in to explain the movement sequences
  • FIG. 5 shows the view from FIG. 2 with the movement axes drawn in, FIG.
  • FIG. 9 shows a longitudinal section through FIG. 8,
  • FIGS. 1 to 5 serve first to illustrate the conditions in water lance blowers according to the invention.
  • the movement point is located in hatch 2 5 of the water lance 6 in the form of a pivot bearing or ball joint for the water lance 6 fixed in its center.
  • the water lance 6 has fastening points 7.1, 7.2, 7.3 at the rear end in which the lance-side ends of the movement elements 8.1, 8.2, 8.3 are rotatably fastened (but not displaceable on the lance).
  • the rear ends of the movement elements 8.1, 8.2, 8.3 are rotatably integrated in the fixed bearings 9.1, 9.2, 9.3, for example ball joints.
  • the water enters the lance 6 via a connection 10 and a water supply 11 in the form of a pressure-resistant flexible hose.
  • the heating system is surrounded by numerous components that prevent the installation of water lance blowers.
  • a steam pipe 13 and the fixed bearing 9.1 are attached to a first support 12 above the hatch 2.
  • a second support 14 is arranged at a short distance, to the right of hatch 2.
  • a light grating 15 serving as a working platform ends on the right.
  • the second support 14 also delimits the railings 16 and 17 and the walking and working platform 15 and holds a control cabinet 18.
  • the lance end can be pivoted vertically from above “o” to below “u” in the swivel range S and by means of its movement elements 8.1, 8.2, 8.3 and from left “1” to right “r” in its horizontal range.
  • a third but short movement element 8.2 is installed between points 7.2 and 9.2, which is controlled at the same time with its spacings and prevents vibratory and mckle-like movement of the lance 6 and the water jet.
  • the movement elements 8.1 to 8.3 work in the upper and on the outer right edge region of the work platform, thus do not hinder the walk on the platform and leave enough space down and to the left to allow the water connection 10 directly behind the very short lance length required for the blast jet quality Apply elbow 20 and arrange the water supply 11 to the left near the wall. First of all, this enables a short swivel path of the flexible hose and secondly it is possible to walk on the stage 15 up to the blower without any hindrance even during the blowing operation.
  • each movement element 8.1-8.3 will perform a change in length and speed of change depending on the spatial geometry of the distances, angular relationships and the geometrical location of the supports 7.1-7.3 and fixed bearing 9.1-9.3, which are mutually dependent the lance movement and the guidance of the water jet are correct.
  • means 45 for registering and controlling the movement of the movement elements are located on one side of the carrier 14. However, the location of the control means is not dependent on the immediate vicinity of the water lance blower. Connected to the lance blower via suitable data transmission paths 46, the control means can also be installed in a control room so that they can be accessed quickly.
  • the geometry between movement point 5, fastening points on the water lance 7.1-7.3 and fixed bearings 9.1-9.3 is measured, the results are entered into a computer program and the change of each movement element is blown for given blowing figures. and / or stored depending on the blowing time and transmitted to the movement elements via the control elements during operation.
  • the spacing of the movement elements can be set via the primary movement of the lance or a locking device (not shown) on the end of the lance, which is mechanically coupled to an adjusting device for the blowing paths, during the adjustment phase of the working areas.
  • the changes in length of the individual movement elements resulting from each movement of the adjusting device and locking are registered and stored via the position transducers. Any blowing figures can be specified using the setting device. After removing the adjusting device and putting the control and water blowers into operation, the saved movements are executed.
  • FIG. 3 The geometry of a combustion chamber part is recorded in FIG. 3.
  • the lower part there are 6 burner openings B, in the upper part 6 flue gas return suction openings R.
  • the state of assembly of a water lance 6 according to FIGS. 4, 5 is shown with its movement point 5 as a geometric point 0.
  • the blowing limits from G r result on the combustion chamber walls, over the horizontal blowing area S to G ⁇
  • the limit point G u results from G 0 to S (top, right, ... etc. is logically arranged in mirror image to Fig. 4, 5).
  • a coordinate of the lance position can be geometrically assigned to any further wall point in the combustion chamber. In a preferred embodiment, this is done geometrically using the existing combustion chamber dimensions, for example using a mathematical program.
  • characteristic points of the combustion chamber walls are determined by means of on-site measurements, e.g. Laser beams replacing the lance position, which are used when the boiler is at a standstill (the longitudinal and transverse expansion of the wall surfaces must of course be taken into account during boiler operation) or other suitable measuring devices also in continuous operation.
  • on-site measurements e.g. Laser beams replacing the lance position, which are used when the boiler is at a standstill (the longitudinal and transverse expansion of the wall surfaces must of course be taken into account during boiler operation) or other suitable measuring devices also in continuous operation.
  • blow paths for surface areas to be cleaned are then determined geometrically in a mathematical or measuring way and entered into the control of the movement elements.
  • An example for 3 is the blow figure shown in FIG. 3 for cleaning the slag whiskers below some flue gas re-aspirations R and above a flue gas re-suction.
  • the cleaning program starts at A and ends at E.
  • the mode of operation is such that after programming the associated path-time diagrams, e.g. in the computer or data storage of the block control system, after entering the appropriate cleaning command, the water lance blower moves to position A ( Fig. 3) and with opening of the water supply, the path-time program of the movement elements 8.1-8.3 is traversed to point E and the water supply closes again there.
  • the hatch 2 is located with bevels 3 and 4 inside.
  • the movement point 5 of the water lance 6 is permanently installed and is designed as a front pivot bearing for the water lance 6 fixedly attached in the center.
  • the lance 6 has fastening points 7.1, 7.2 at the rear end, in which the lance-side ends of the movement elements 8.1, 8.2 are rotatably fastened.
  • the rear end of the movement elements 8.1, 8.2 is rotatably integrated in the fixed bearings 9.1, 9.2.
  • the water enters the lance 6 via a connection 10 and a water supply 11 in the form of a pressure-resistant flexible hose.
  • the movement elements are attached to a frame so that the water lance blower can be easily installed. Depending on the type of installation, the frame can also be omitted.
  • the lance 6 and the water connection 10 are integrated in a ball container 20 which serves as a calming volume for the water flowing in from the side.
  • the movement elements 8.1 and 8.2 are each composed of an upper arm 21.1 u. 21.2 and one attached to the spherical shape of 20 fit curved forearm 22.1 u. 22.2; which with turntables 23.1 u. 23.2 are connected.
  • the turntables have drives 25.1 and 25.2 which open into the control cabinet 18 via flexible cable connections 26.1 and 26.2.
  • Control cabinet 18 and fixed bearings 9.1 and 9.2 are fastened in a frame 27 which is arranged on the wall 1. This version of the water lance blower can only be used with a quarter frame and 2 movement elements
  • Page for inspection by a worker 28 is fully available.
  • existing frame fragments on the heating system can be used favorably in this way in order to achieve a defined position of the water lance blower.
  • the extremely short lance 6 has, according to the invention, a ball container 20 at its end, which endeavors to ensure the inflow conditions of the water supply 11 in the ball and ensures a water supply to the water nozzle that is uniform over the cross section of the lance.
  • the movement elements 8.1 u. 8.2 the holding volumes 7.1 u. 7.2
  • the leverage ratios are low and the stability of the lance guide with 2 movement elements is sufficient.
  • the spatial arrangement of the drives 25.1 u. 25.2 and the control cabinet within the frame 26 possible. Special spatial minimizing results from the small distances between the point of movement 5 as the fulcrum and the holding members 7.1 and 7.2 with the then small control movements of the arms 8.1,
  • the hatch 2 is located with bevels 3 and 4 inside.
  • the movement point 5 is permanently installed and is designed as a front pivot bearing for the water lance 6 fixedly attached in the center.
  • the lance 6 has fastening points 7.1, 7.2, 7.3 at the rear end, in which the lance-side ends of the movement elements 8.1, 8.2, 8.3 are rotatably fastened.
  • the rear ends of the movement elements 8.1, 8.2, 8.3 are rotatably integrated into the fixed bearings 9.1, 9.2, 9.3.
  • the water enters the lance 6 via a connection 10 and a water supply 11 in the form of a pressure-resistant flexible hose.
  • the movement elements 8.1-8.3 are each composed of an upper arm 21.1-21.3, forearm 22.1-22.3 and a turntable 23.1-23.3, which are equipped with angle adjustment devices, not shown.
  • the water lance 6 opens at the rear end into a 180 ° deflection 24, which connects to a manifold 20.
  • FIGS. 10 and 11 show exemplary embodiments for water lance blowers with 2 tangentially attached movement elements and a hydraulic cylinder.
  • the rope-shaped movement elements 8.1 and 8.3 are arranged approximately horizontally with their fixed positions 9.1 and 9.3 and roll-up devices 42, but are, in contrast to the previous solutions with their holding lengths 7.1 and 7.3, attached to the tangential outer wall area of an outer tube 35 of the water lance 6 within the offset 4.
  • the movement element 8.2 is arranged as a hydraulic cylinder with its fixed bearing 9.2 on the support of the light grating 15 and on the lance with its attachment point 7.2 in the vicinity of the air supply 38.
  • Air 38 and water 11 connections are axially rearward with curvatures together upwards in one direction.
  • the air supply serves not only as a blocking and flushing medium, but also as a cooling medium.
  • This arrangement has the following advantages: small paths of the movement elements 8.1 and 8.3, so that only small angles of rotation of the rollers 42. Improved force effect through tangential brackets 7.1 and 7.3, in particular when the outer tube 35 is large in air cooling (air supply). Simplified common water / air supply connected with clamp 43 with the smallest space requirement. safe guidance despite cable pulling effects 8.1 and 8.3 and by hydraulic cylinders 8.2.
  • FIG. 12 and 13 shows schematically how water lance blowers are protected and cooled by means of a protective sleeve with sealing and purge air and e.g. can be moved by three rope-like movement elements.
  • a shortened design of the water lance with supply of water close to the wall, in particular approximately parallel to the wall, can also be encapsulated relatively well completely with a housing, as a result of which all drive elements can be protected against contamination. Only the water supply line and measuring and control lines have to be routed through the housing to the outside.
  • Different flow patterns as will be explained in more detail with the aid of the drawing, can be realized, so that cooling, protection against contamination (purging) and prevention of uncontrolled gas exchange through the hatch (blocking) can be achieved at the same time.
  • the flushing medium can flow around it in the manner of a jacket jet.
  • the hatch 2 is located with recesses toward the inside 3 and outside 4.
  • the movement point 5 is permanently installed and is designed as a front pivot bearing for the water lance 6 fixedly attached in the center.
  • the lance 6 has fastening points 7.1, 7.2, 7.3 at the rear end, in which the lance-side ends of the movement elements 8.1, 8.2, 8.3 are rotatably fastened.
  • the backward The ends of the movement elements are rotatably integrated into the fixed bearings 9.1, 9.2, 9.3.
  • the water enters the lance 6 via a connection 10 and a water supply 11 in the form of a pressure-resistant flexible hose.
  • the non-illustrated, non-rotatable but flexibly bendable holding sections 7.1-7.3 hold stable but flexible ropes which act as movement elements 8.1-8.3.
  • the ropes run on reels 9.1-9.3 over reels or are wound up / unwound on these reels.
  • the rollers have drives 25.1-25.3 with their brackets.
  • the hatch 2 is limited by a connection box 30.
  • the outer edge of the connection box is sealed with the lance 6 via a housing 31 and forms an air-flowed free interior 32.
  • the lance 6 with its nozzle 33 has an inlet 34 at the end.
  • the lance is encased by an outer tube 35.
  • the outer tube has a separating ring 36, which forms an air jacket 37 with air supply 38 in the front area and a water deflection 39 in the rear part, which opens into the water connection 10.
  • Barrier and flushing fluid preferably air
  • the 3 movement elements 8.1-8.3 are only controlled via tensile forces. Twisting forces due to the spatial movement of the movement elements are particularly compensated for in the case of a rope, which is shown with the retractor 42 on the fixed bearing 9.3.
  • the roller and rope are replaced by a chain and sprocket. With this solution, as shown on the fixed bearing 9.1, the chain can hang down freely at the free end.
  • a movement element as shown here in dashed lines for 8.2, is equipped without a drive and the necessary traction tension generated by a roller 9.2 and counterweight 29.
  • the air and water supply can be accommodated in a jacket tube, the air and water supply hanging freely, arranged in a vertical plane without moving elements and. Air or water supply obstruct.
  • narrow ropes as movement elements which only require small holding lengths 7.1-7.3, at max. Inclination of the lance for this also sufficient space between the housing 31 and the lance -Outerrohr35- when the holding elements pivot into the outer indentation 4 due to the structural requirements. In this case the lance can be shortened further.
  • the outer tube 35 with the closing hemisphere as a deflection 39 brings uniform inflow conditions of the water into the lance and, despite the short lance, ensures a swirl-free water jet with little fanning out.
  • a hatch with internal and external overhangs.
  • the water lance articulated there is guided through a ball joint in the hatch.
  • spindles mounted in a frame at the top and bottom, which serve as movement elements of the water lance.
  • the upper spindle is rotated by a drive with a path change / angle of rotation system.
  • bearings on the spindles which guide a vertical movement element in the form of a spindle.
  • This vertical spindle also has a drive with a path change / angle of rotation change system.
  • the jet direction of the water lance blower can be changed.
  • This water lance blower is now convertible; instead of the long water lance, a shortened, curved one is installed, which also has an effort volume in the form of a sphere.
  • the water lance blower is covered with a housing that is dust and splash proof.
  • the movement elements are provided with displacement sensors, which are in turn connected to a control unit. The drives of the movement elements are again guided by this control.
  • the spatial shortening of the water lance blower and its housing cover lead to the light grating being accessible from accidents.
  • a changeable drive in connection with the displacement transducers and the control enables the execution of any blow figures.
  • a further variation consists in the blowing operation with different web speeds, which has not yet been realized in other solutions, so that heavily slagged spots are blown in for a longer time or / and realizes that instead of switching the water supply valves on and off at high speed without interrupting the blowing operation from the end point E is moved to the starting point A of the next blow figure (see FIG. 3).
  • the method ensures the variable execution of any blow figures, it is not primarily linked to the geometry of the conventional movement elements with horizontal and / or vertical movements, circular or involute movements changing by 90 °.
  • Direction, deflection and speed can be varied as desired and individually adapted to the cleaning requirements.
  • Length of the movement elements with individual choice of fixed points and stops on the lance can still be used for the installation of adapted water lance blowers. This allows an optimal selection to be made for the arrangement of the water lance blowers in the heating system and the number of water lance blowers on the system is minimized.
  • the water supply is simplified and less susceptible to faults due to shorter swivel paths and elimination of bends.
  • control cabinet 18 control cabinet, control cabinet

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wasserlanzenbläser zur Reinigung von Wärmeanlagen, wobei eine Wasserlanze (6) mit ihrer Mündung an oder in einer Luke (2) beweglich (5) angeordnet ist und einen Wasserstrahl durch die in Betrieb befindliche und mit Flammen und/oder Rauchgasen beströmte Wärmeanlage hindurch auf von der Luke (2) aus erreichbare Wandbereiche blasen kann, wobei der Wasserlanzenbläser durch mindestens ein Bewegungselement bewegbar ist, wobei Wegaufnehmer zur genauen Bestimmung der Position der Wasserlanze (6) vorhanden sind und wobei zumindest der Bereich der Luke (2) durch ein Gehäuse (31) abgedichtet ist, das mit einem Sperr- und Spülmedium beaufschlagbar ist. Der Wasserlanzenbläser (6) kann anhand der Meßwerte der Wegaufnehmer entlang bestimmter vorausberechneter oder früher gespeicherter Bewegungslinien mit vorausberechneten oder früher gespeicherten, insbesondere von der Position abhängigen variablen, Geschwindigkeiten geführt werden. Die Zufuhr von Sperr- und Spülfluid kann druck- und/oder temperaturgeregelt erfolgen.

Description

BESCHREmUNG
3.
Antriebssystem für Wasserlanzenbläser mit Gehäuse für Sperr- und Spülmedi¬ um und Verfahren zum Betrieb
10
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wasserlanzenbläser nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und Verfahren zu seinem Betrieb.
15
Die Reinigung von Wärmeanlagen, insbesondere der Feuerräume von Dampf¬ kesseln großer Leistung während des Betriebes erfolgt unter anderem auch mit Hilfe von Wasserlanzenbläsern, die einen gebündelten Wasserstrahl durch den Feuerraum auf die gegenüberliegende Wand abgeben. Infolge des auf-
20 tretenden Thermoschocks, der kinetischen Wasserstrahlenergie und des schlagartigen Verdampfens von in Poren der Ablagerungen eingedrungenem Wasser wird ein Abplatzen der Verschmutzungen aus Ruß, Schlacke und Asche bewirkt. Typische Anordnungen und das Umfeld von solchen Wasser- lanzenbläsem sind beispielsweise in der DD 276 335 AI, der DD 281 452
25 A5 und der DD 281 468 A5 beschrieben.
Der Wasserstrahl von Wasserlanzenbläsern folgt im allgemeinen einem bestimmten vorgegebenen Weg auf der zu reinigenden Fläche, auch Blasfigur genannt, wobei dieser Weg im allgemeinen mäanderförmig oder spiralig 30 verläuft und gegebenenfalls Hindemisse, Öffnungen oder andere empfindliche Zonen ausspart.
Neben einer Steuerung des Antriebssystems durch eine Schablone, die zwin¬ gend eine ganz bestimmte Blasfigur erzeugt, wurden vor allem Zweiachsen- Steuerungen auf einem Rahmen eingesetzt mit rechtwinklig zueinander liegen¬ den Steuerachsen, insbesondere einer waagerechten und einer senkrechten Achse, um mäanderförmige Wege besonders einfach ansteuern zu können. Auf diese Weise war es bisher immer möglich, bestimmte mäanderförmige Blasfiguren durch reine zeitliche Ansteuerung oder Ansteuerung von einem Minimumanschlag zu einem Maximumanschlag der einzelnen Achsantriebe zu erzeugen.
Diese Art der Ansteuerung machte es jedoch erforderlich, die Antriebe möglichst genau auszurichten, wie dies z. B. in der DD 234 479 AI beschrieben ist. Dort wirken mindestens zwei Betätigungselemente auf die Wasserlanze, wobei diese beiden Betätigungselemente in einem Winkel von 90° an einem Rahmen angeordnet sind, wobei zusätzlich die Befestigungs¬ punkte der Betätigungselemente am Rahmen in einer Ebene mit einem horizontal und vertikal beweglichen Gelenk der Wasserlanze, welches dort den Bewegungspunkt der Wasserlanze bildet.
Eine weitere Zweiachsensteuerung ist auch aus der WO 93/12398 bekannt, welche die Wasserlanze mittels zweier senkrecht zueinander laufender Spin- delantriebe präzise steuert, die wiederum mittels eines Fühmngsrahmens gehaltert sind.
Aus der DD 239 656 AI ist es auch bekannt, die Reinigungsparameter eines Wasserlanzenbläsers anhand von Temperaturmessungen an der zu reinigenden Fläche zu steuern.
Bei bekannten Wasserlanzenbläsern erfolgt die Führung der Blaslanze über
Mechaniken und zentrale Antriebe, wobei im Raum um die Blasführungen
Antriebs- und Lagerelemente in einer Rahmenkonstruktion gelagert und angeordnet sind, die einen großen Raum einnehmen. Die oftmals große Länge der Lanze und die Wasserzufuhr führt zu großen Hebelwirkungen und Kräften, welche wiederum entsprechende Führungen, Antriebe und Rahmen erfordern.
Dazu kommt, daß nicht im Bereich jeder Luke, welche jede Öffnung sein kann, in der vorteilhafterweise ein Wasserlanzenbläser angeordnet werden soll, genügend Raum zur Verfügung steht. Zahlreiche Einbauten, wie Dampfrohre, Schaltschränke, Arbeitsbühnen etc. behindern die Anbringung von großen rechteckigen Gestellen.
Da der Druck in einer Wärmeanlage schwankt, gibt es sowohl Betriebs- zustände, bei denen Luft von außen durch die Luke, bzw. das Schwenkge¬ lenk der Wasserlanze in die Wärmeanlage gesaugt wird, als auch Betriebs- zustände, wo Rauch, Asche und Abgase durch die Luke, bzw. das Gelenk nach außen gelangen. Beides ist unerwünscht, wobei letzteres die Wasser¬ lanze und das Gelenk schädigen und deren Lebensdauer verkürzen kann. Bekannte Systeme mit Gehäusen für Sperr- und Spülmedium sind darüberhin- aus so ausgelegt, daß unter allen Betriebsbedingungen kein Gas aus der Wärmeanlage in das Gehäuse strömen kann, was jedoch in vielen Fällen eine zu große Zufuhr von Sperr- und Spülfluid zur Wärmeanlage bedeutet, die ebenfalls nachteilig ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines einfach aufge¬ bauten Wasserlanzenbläsers mit einem Gehäuse für Sperr- und Spülmedium, der sich entlang frei vorgebbarer Blasfiguren mit frei vorgebbaren Geschwin¬ digkeiten bewegen kann und insbesondere auch unter schwierigen Raum¬ verhältnissen einbauen und betreiben läßt. Auch Verfahren zum Betrieb solcher Wasserlanzenbläser sollen durch die Erfindung angegeben werden. Diese Aufgaben werden gelöst durch einen Wasserlanzenbläser gemäß dem Anspruch 1 bzw. ein Verfahren gemäß dem Anspruch 19. Vorteilhafte Ausführungsformen und Ausgestaltungen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
Der erfindungsgemäße Wasserlanzenbläser zur Reinigung von Wärmeanlagen ist durch mindestens ein Bewegungselement bewegbar. Zusätzlich ist das Antriebssystem mit Wegaufnehmem zur genauen Bestimmung der Position der Wasserlanze ausgerüstet, wodurch sich eine geregelte Fahrweise ver- wirklichen läßt. Besonders günstig und platzsparend ist die Verwendung mindestens eines Bewegungselementes, das an einem Ende direkt an der Wärmeanlage und mit einem anderen Ende an der Wasserlanze ortsfest angelenkt ist. Durch eine derartige Konstruktion wird ein neues Konzept verfolgt, mit dem ein Wasserlanzenbläser unabhängig von einem Rahmenge- rüst zu führen ist. Dieses ermöglicht eine flexible Plazierung des Wasser¬ lanzenbläsers unter günstiger Ausnutzung des jeweils zur Verfügung stehen¬ den Raumes an der Wärmeanlage. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Bewegungselement zumindest Teil eines Manipulatorarmes. Ein Ende des Manipulatorarmes ist an der Wärmeanlage bevorzugt so befestigbar, daß der Wasserlanzenbläser in Hinsicht auf Wartung und Inspektion gut erreichbar ist, ohne daß der Platz einer Arbeitsbühne unnötig eingeschränkt wird. Der Manipulatorarm selbst ist frei gestaltbar, wobei in einer Ausführungsform das Bewegungselement selbst der Manipulatorarm ist. Bei Anordnung der Enden von jeweils einem oder mehreren Bewegungselementen in einer Ebene, die außersenkrecht zu einer vertikalen Ebene durch den Bewegungs¬ punkt der Wasserlanze verläuft, ist es möglich, diesen Bewegungspunkt weit nach vome in die Luke oder die Wärmeanlage hineinzu verlagern, wodurch sich größere Schwenkbereiche und günstigere Hebelverhältnisse beim An¬ triebssystem ergeben. Ist der Wasserlanzenbläser in waagerechten Decken oder Böden einer Wärmeanlage eingebaut, ist unter der vertikalen Ebene eine dann entsprechende Waagerechte durch den Bewegungspunkt zu ver¬ stehen. Die Anbringung eines Gehäuses, z.B. in Form einer flexiblen Membran, zur Kapselung zumindest des Bereiches um die Luke und zur Beaufschlagung mit einem Sperr- und Spülfluid wird so erleichtert. Der Verzicht auf ein Führungsgerüst des Wasserlanzenbläsers ist aber nicht zwingend. Vielmehr ist eine derartige Abdichtung auch an rahmengeführten Wasserlanzenbläsern ebenfalls vorteilhaft einsetzbar. Eine Nachrüstung mit einem sperr- und spülmedium-beaufschlagten Gehäuse an schon einer Wär¬ meanlage existierenden Wasserlanzenbläser ist ebenfalls möglich. Dadurch wird ein Schutz gegen ausströmende Gase aus der Wärmeanlage bei gleich¬ zeitiger möglicher Kühlung der Wasserlanzenbläser geschaffen.
Eine wesentliche Verkürzung der Baulänge einer Wasserlanze und damit eine zusätzliche Verbesserung der Einbauverhältnisse, die auch die Unterbringung eines Gehäuses erleichtert, wird dadurch erreicht, daß die Wasserzuführung einfach oder mehrfach um insgesamt mehr als 70°, insbesondere mehr als 90°, abgewinkelt erfolgt. Es war zwar bisher bekannt, die Wasserzuführung mit einem stumpfen Winkel unter 70° auszugestalten, um z. B. einen Schlauch von schräg hinten zuzuführen, jedoch waren Umlenkungen von 90° oder mehr bei bisherigen Antriebssystemen nicht möglich, da der Schlauch dann mit den Antriebselementen zusammengestoßen wäre. Außerdem wurden solche Umlenkungen wegen eines evtl. negativen Einflusses auf die Strahl¬ qualität der Wasserlanze nicht in Betracht gezogen. Abgewinkelte Wasser¬ zuführungen haben aber den Vorteil, daß die Wasserzuführung näher an dem Bewegungspunkt der Wasserlanze liegt, wodurch sich die zur Bewegung der Wasserlanze erforderlichen Kräfte wegen des kürzeren Hebels, mit dem die schwere Wasserzuführung wirkt, deutlich verringern. Die Wasserzuführung kann erfindungsgemäß nahe an den Bewegungspunkt und die Außenwand der Wärmeanlage verlegt werden, wodurch auch viel geringere Wege der Was- serzufühmng bei der Bewegung der Wasserlanze erforderlich sind. Diese Vorteile erlauben es auch, weniger stabile Antriebssysteme zu verwenden, da nun geringere Kräfte erforderlich sind. Solche Antriebssysteme lassen sich ohne durchgehenden Rahmen verwirklichen, wodurch die wandnahe Wasser¬ zuleitung problemlos in einem Bereich ohne Antriebselemente verlaufen kann.
Je nach der Kürze der Wasserlanze kann die letzte Krümmung der Wasser¬ zuleitung die Qualität des aus der Wasserlanze austretenden Wasserstrahles beeinträchtigen. Hiergegen hilft ein Ausgleichsvolumen, insbesondere ein im wesentlichen kugelförmiges Ausgleichsvolumen, am hinteren Ende der ver¬ kürzten Wasserlanze. Durch ein solches Volumen wird das Strömungsprofil des über einen Krümmer anströmenden Wassers vergleichmäßigt und somit wieder eine gute Bündelung des Wasserstrahles in der Wasserlanze bewirkt.
Eine verkürzte Bauform der Wasserlanze mit wandnaher, insbesondere etwa wandparalleler Zuführung von Wasser läßt sich relativ gut auch vollständig mit einem Gehäuse kapseln, wodurch alle Antriebselemente vor Verschmut¬ zung geschützt werden können. Nur die Wasserzuleitung und Meß- und Steuerleitungen müssen durch das Gehäuse nach außen verlegt werden. Verschiedene Strömungsfühmngen, wie sie anhand der Zeichnung näher erläutert werden, lassen sich dabei verwirklichen, so daß gleichzeitig Küh¬ lung, Schutz vor Vemnreinigung (Spülung) und Verhindemng eines unkon¬ trollierten Gasaustausches durch die Luke (Sperrung) erreicht werden können. Um insbesondere den Austrittsbereich vor Verunreinigungen und aggressiven Gasen zu schützen, kann dieser von dem Spülmedium nach Art eines Mantelstrahles umströmt werden. Bevorzugt bietet sich dazu auch eine Ausfühmngsform eines Wasserlanzenbläsers mit einer Schutzmanschette an. Diese umhüllt dann zumindest zum Teil die Wasserlanze. Nach dem Stand der Technik ist es bekannt, viele solche Gehäuse zentral mit einem Sperr- und Spülmedium, meistens Luft, zu versorgen. Dies hat den Nachteil, daß Luken in unterschiedlicher vertikaler Höhe und damit unterschiedlichem Gegendmck in der Wärmeanlage ungleichmäßig von dem Medium durchströmt werden. Auch eine Versorgung jedes Wasserlanzen¬ bläsers aus einer eigenen Quelle für Sperr- und Spülmedium zur Vermeidung dieses Nachteils ist bekannt. In einem wichtigen Zusatzaspekt der Erfindung, der auch unabhängig von den anderen Merkmalen der Erfindung an Anlagen nach dem Stand der Technik verwirklicht werden kann, soll hier eine weite- re Verbessemng der Versorgung mit Sperr- und Spülmedium erreicht wer¬ den. Dies geschieht dadurch, daß die Versorgung mit Sperr- und Spülmedi¬ um nicht konstant eingestellt wird, sondern für jeden Wasserlanzenbläser einzeln geregelt wird. Dies kann sowohl bei einer zentralen Versorgung mehrerer Gehäuse durch geeignete Ventile erfolgen, als auch bei einer Einzelversorgung durch entsprechende Regelung der Versorgungsaggregate.
Geeignete Meß- und Regelgröße für die Sperrfunktion des Mediums ist ins¬ besondere der Diflferenzdruck zwischen Innenraum der Wärmeanlage und Innenraum des Gehäuses. Wird dieser Wert konstant gehalten, so kann niemals Gas aus der Wärmeanlage in das Gehäuse strömen und der Strom von Sperrmedium in die Wärmeanlage bleibt konstant auf einem akzeptablen niedrigen Niveau.
Geeignete Meß- und Regelgröße für die Spühlfunktion (bzw. Kühlfunktion) des Mediums ist insbesondere die Temperatur an einer oder mehreren Meßstellen im vorderen Bereich der Wasserlanze oder in der Nähe des Bewegungspunktes. Wird dieser Wert konstant gehalten, so variiert zwar die Menge an Kühlmedium in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen, jedoch nur in dem unbedingt zur Spülfunktion erforderlichen Maße. Beide Regelungen können auch kombiniert eingesetzt werden, indem bei¬ spielsweise zunächst der Diflferenzdruck konstant gehalten wird, aber bei Überschreiten einer Grenztemperatur auf eine Temperaturregelung umgeschal¬ tet wird.
Wird als Antrieb der Wasserlanze nur ein Bewegungselement verwendet, so muß dieses in seiner Länge und in seiner Richtung veränderbar sein, also etwa die Funktionen eines Manipulatorarmes erfüllen. Sind zwei Bewegungs¬ elemente vorhanden, so brauchen diese lediglich Längenantriebe zu besitzen, um die Wasserlanze auf beliebigen Bahnen zu bewegen.
Allerdings kann es bei zwei Bewegungselementen vorkommen, daß sie eine nahezu fluchtende Position einnehmen, wodurch ein Antrieb der Wasserlanze nicht mehr oder nur noch sehr schwer möglich ist. Für solche Anordnungen ist ein drittes Bewegungselement, welches dann den Antrieb unterstützen kann, sehr wichtig. Je nach den Anfordemngen an die Genauigkeit der Bewegung und die Stabilität des Systems können auch mehr als drei Bewe¬ gungselemente eingesetzt werden.
Gemeinsam ist allen beschriebenen Anordnungen, daß beispielsweise zur Ausführung einer mäanderförmigen Blasfigur sehr komplexe, nicht lineare Bewegungen des oder der Bewegungselemente erforderlich sind, so daß eine einfache Steuemng, insbesondere eine Zeitsteuemng für solche Anordnungen nicht mehr in Betracht kommt.
Aus diesem Gmnde weist das erfindungsgemäße Antriebssystem Wegaufneh¬ mer zur genauen Bestimmung der Position der Wasserlanze auf, so daß nunmehr keine reine Steuemng, sondern eine geregelte Steuemng entlang einer Soll-Bewegungslinie möglich ist. Die Wegaufnehmer ermöglichen die genaue Kontrolle der Blasfigur, so daß die Bewegungselemente entsprechend geregelt werden können. Das Antriebssystem läßt es auch zu, bestimmte Teile der Blasfigur mit einer ersten Geschwindigkeit und andere Teile der Blasfigur, beispielsweise nicht vemnreinigte oder empfindliche Bereiche, mit einer zweiten Geschwindigkeit abzufahren. Grundsätzlich sind beliebige Blasfiguren und beliebige Geschwindigkeitsprofile programmierbar oder durch Aufnahme vor Ort speicherbar.
Die Wegaufnehmer können entweder in den Bewegungselementen selbst angeordnet sein als typische Weg- oder Winkelaufnehmer, oder sie können an einem oder mehreren Wegaufnehmerarmen angeordnet sein. Wichtig ist, daß sie die genaue Position der Wasserlanze in bezug auf eine Referenzposi¬ tion, die gegebenenfalls vor Beginn des Blasvorganges festgelegt wird, messen können. Als Wegaufnehmer eignen sich kapazitive, induktive oder magnetische Meßaufnehmer, sowie digitale Schrittzähler und dergleichen.
Die Steuemng erfolgt in einer gemeinsamen Steuerelektronik, die die Me߬ werte der Wegaufnehmer erhält, mit den Sollwerten der vorgegebenen Blasfigur vergleicht und die Bewegungselemente entsprechend ansteuert. Auf diese Weise können selbst bei beliebiger Anordnung des oder der Bewe- gungselemente im Raum Blasfiguren bezüglich Fahrweg und Geschwindigkeit exakt wiederholt werden. Die Bewegungselemente können beispielsweise hydraulische oder pneumatische Hubkolben sein, ebenso wie bekannte Spin¬ del- oder Zahnstangenantriebe auch elektrische oder magnetische Antriebe oder die Verwendung eines Manipulatorarmes sind möglich. Je nach dem Platzangebot kann es auch von Vorteil sein, die Bewegungselemente mit Hebeln, Seilzügen, Ketten, Drehgelenken und dergleichen an die räumlichen Gegebenheiten anzupassen.
Um die Verfügbarkeit des Systems und die Positioniergenauigkeit und Reproduzierbarkeit einer Blasfigur zu verbessern, ist es möglich, mindestens einen Wegaufnehmer mehr vorzusehen als prinzipiell zur Bestimmung der Position erforderlich ist. Durch Fehlerausgleichsrechnung können dann Ungenauigkeiten der Wegauf ehmer verringert werden bzw. bleibt der Betrieb der Anlage möglich, auch wenn ein Wegaufnehmer ausfallen sollte.
Ein Verfahren zum Betrieb des erfindungsgemäßen Systems besteht darin, daß die Anlage vor Ort aufgebaut und dann die Blasfigur anhand einer Schablone oder mittels visueller Beobachtung des Wasserstrahles erstmalig abgefahren und die zugehörigen Meßwerte der Wegaufnehmer gespeichert werden. Auch eine Berechnung der Sollwerte für die Wegaufnehmer für jede beliebige Blasfigur ist möglich, nachdem die Meßwerte der Wegauf ehmer für bestimmte Referenzpunkte ermittelt worden sind.
Die Erfindung erlaubt dabei die fast beliebige Anordnung eines oder mehre¬ rer Bewegungselemente je nach den örtlichen Gegebenheiten, wobei die Regelung des oder der Bewegungselemente durch Wegaufnehmer trotz der notwendigen komplizierten Koordinatentransformationen das exakte Nachfahren vorgegebener Blasfiguren mit vorgegebenen Geschwindigkeitsprofilen ermög¬ licht.
Das Umfeld der vorliegenden Erfindung und verschiedene Ausführungsbei¬ spiele zu ihrer Erläutemng werden anhand der nachfolgenden Zeichnung beschrieben. Dabei zeigen
Fig. 1 eine Ansicht von außen auf einen Wasserlanzenbläser in einer Luke einer Wärmeanlage,
Fig. 2 einen horizontalen Schnitt durch die Wand der Wärme¬ anlage in der Ebene des Wasserlanzenbläsers, Fig. 3 schematisch die Wirkungsweise eines Wasserlanzenbläsers in einer Wärmeanlage,
Fig. 4 die Ansicht von Fig. 1 mit eingezeichneten Bewegungs- achsen zur Erläutemng der Bewegungsabläufe,
Fig. 5 die Ansicht aus Fig. 2 mit eingezeichneten Bewegungsach¬ sen,
Fig. 6 die Ansicht von hinten auf eine verkürzte Wasserlanze mit Ausgleichsvolumen,
Fig. 7 einen Längsschnitt durch die verkürzte Wasserlanze,
Fig. 8 eine Ansicht von hinten auf eine verkürzte Wasserlanze mit drei Bewegungsarmen,
Fig. 9 einen Längsschnitt durch Fig. 8,
Fig. 10 und 11 weitere Ausfühmngsbeispiele für Antriebssysteme von
Wasserlanzen,
Fig. 12 und 13 eine Wasserlanze mit Kasten für Sperr- und Spülmedium in der Ansicht von hinten und im Längsschnitt.
Zur Veranschaulichung der Verhältnisse bei erfindungsgemäßen Wasserlanzen- bläsem dienen zunächst die Ausfühmngsbeispiele der Fig. 1 bis 5. In der Wand 1 einer Wärmeanlage befindet sich eine Luke 2 mit Auskröpfungen nach innen 3 und außen 4. In der Luke 2 befindet sich der Bewegungs- punkt 5 der Wasserlanze 6 in Form eines Schwenklagers oder Kugelgelenkes für die in seinem Zentrum fest angebrachte Wasserlanze 6. Die Wasserlanze 6 besitzt am hinteren Ende Befestigungspunkte 7.1, 7.2, 7.3 in welchen die lanzenseitigen Enden der Bewegungselemente 8.1, 8.2, 8.3 drehbar (aber nicht auf der Lanze verschiebbar) befestigt sind. Die rückwärtigen Enden der Bewegungselemente 8.1, 8.2, 8.3 sind drehbar in die Festlager 9.1, 9.2, 9.3, z.B. Kugelgelenke, eingebunden. Der Wassereintritt in die Lanze 6 erfolgt über einen Anschluß 10 und eine Wasserzufuhr 11 in Form eines druckfesten flexiblen Schlauches.
Unter realistischen Bedingungen ist die Wärmeanlage von zahlreichen, einen Einbau von Wasserlanzenbläsern behindernden Bauteilen umgeben. So sind z.B. oberhalb der Luke 2 an einem ersten Träger 12 ein Dampfrohr 13 und das Festlager 9.1 befestigt. In geringem Abstand, rechts neben der Luke 2 ist ein zweiter Träger 14 angeordnet. An diesem endet rechts ein als Arbeitsbühne dienender Lichtgitterrost 15. Der zweite Träger 14 begrenzt auch die Geländer 16 und 17 sowie die Geh- und Arbeitsbühne 15 und hält einen Schaltschrank 18.
Das Lanzenende ist mittels seiner Bewegungselemente 8.1, 8.2, 8.3 im Schwenkbereich S vertikal von oben "o" bis unten "u" und in seinem hori¬ zontalen Bereich von links "1" bis rechts "r" schwenkbar.
Wegen der Hindemisse wäre in diesem Bereich eine Rahmenanordnung nicht möglich. Wegen des geringen Abstandes zwischen Dampfrohr 13 und Außen- haut 19 der Wand 1 ist das Raumangebot stark eingeschränkt, welches im Arbeitsbereich HS" zwar große vertikale Wege von der oberen "o" zur unteren "u" Lanzenstellung zuläßt, dafür aber in horizontaler Richtung zwischen Außenhaut 19 und Dampfrohr 13 nur minimale Wege erlaubt. Wegen des Hindernisses Schaltschrank 18 kann das Festlager 9.3 nur ober- halb davon angebracht werden und muß wegen der damit erforderlichen großen annähernd horizontalen Wege im Arbeitsbereich S rechts unten ("r'V'u") nach links unten ( W) bzw. links oben ( W) an der äußer¬ sten rechten Kante des Trägers 14 befestigt werden, wodurch ebenfalls ein langes Bewegungselement 8.3 erforderlich ist. Bei vorgegebenen gesteuerten Abständen zwischen den Punkten 9.1-7.1 und 9.3-7.3 ist gemeinsam mit dem vorderen Schwenklager der Lanze jede Stellung der Lanze eindeutig fixiert. Lediglich im Arbeitsbereich von "r"/"o" treten stumpfe Winkel mit erhöhten Kräften auf. Erfindungsgemäß wird ein drittes aber kurzes Bewe¬ gungselement 8.2 zwischen den Punkten 7.2 und 9.2 installiert, welches gleichzeitig mit seinen Abständen gesteuert wird und eine schwingungs- und mckartige Bewegung der Lanze 6 und des Wasserstrahles verhindert.
Die Bewegungselemente 8.1 bis 8.3 arbeiten im oberen und am äußeren rechten Randbereich der Arbeitsbühne, behindern damit nicht die Begehung der Bühne und lassen genügend Raum nach unten und links, um den Wasseranschluß 10 unmittelbar hinter der für die Blasstrahlqualität erforderli¬ chen sehr kurzen Lanzenlänge mit einem Krümmer 20 anzusetzen und die Wasserzufuhr 11 nach links in Wandnähe anzuordnen. Damit ist erstens ein geringer Schwenkweg des flexiblen Schlauches möglich und zweitens die Begehung der Bühne 15 bis zum Bläser auch während des Blasbetriebes ohne Behindemng möglich.
An den Bewegungselementen 8.1 bis 8.3 befinden sich in Fig. 1 Steuer¬ elemente, welche die Längen der Bewegungselemente in Abhängigkeit von der vorgegebenen Blasfigur und den Meßwerten der dargestellten Wegaufneh¬ mer 44 die Position der Wasserlanze einstellen. In jeder Arbeitsstellung der Lanze wird jedes Bewegungselement 8.1-8.3 eine von der räumlichen Geo¬ metrie der Abstände, Winkelverhältnisse und dem geometrischen Ort der Haltemngen 7.1-7.3 und Festlager 9.1-9.3 abhängige Längenänderung und Längenänderungsgesch indigkeit durchführen, welche untereinander abge- stimmt die Lanzenbewegung und die Fühmng des Wasserstrahles ausführen. Dazu befinden sich an einer Seite des Trägers 14 Mittel 45 zur Registrie¬ rung und zur Steuemng der Bewegung der Bewegungselemente. Der Ort der Anbringung der Steuemngsmittel ist jedoch nicht auf die unmittelbare Nähe zum Wasserlanzenbläser angewiesen. Über geeignete Datenübertragungswege 46 mit dem Lanzenbläser verbunden, können die Steuemngsmittel auch in einer Warte angebracht sein, um auf sie schnell zurückgreifen zu können.
Bei einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird nach Montage des Wasserlanzenbläsers die Geometrie zwischen Bewegungspunkt 5, Befesti¬ gungspunkten an der Wasserlanze 7.1-7.3 und Festlagern 9.1-9.3 ausge¬ messen, die Ergebnisse in ein Rechenprogramm eingegeben und dort für vorgegebene Blasfiguren die Ändemng jedes Bewegungselementes blasort- und/oder blaszeitabhängig gespeichert und während des Betriebes über die Steuerelemente an die Bewegungselemente übertragen.
Bei einem weiteren Ausfühmngsbeispiel sind während der Einstellphase der Arbeitsbereiche die Abstände der Bewegungselemente über die primäre Bewe¬ gung der Lanze oder eine nicht dargestellten Arretierung auf dem Lanzen- ende, welche mit einer Einsteilvorrichtung der Blaswege mechanisch gekop¬ pelt ist, einstellbar. Die bei jeder Bewegung der Einsteilvorrichtung und Arretierung resultierenden Längenänderungen der einzelnen Bewegungselemen¬ te werden über die Wegaufnehmer registriert und gespeichert. So können über die Einstell Vorrichtung beliebige Blasfiguren vorgegeben werden. Nach Entfernen der Einsteilvorrichtung und der Inbetriebnahme von Steuemng und Wasserbläsern werden die gespeicherten Bewegungen abgefahren.
An einem Beispiel soll im folgenden die erfindungsgemäße Lösung näher erläutert werden: Der Wasserlanzenbläser nach Fig. 1 soll nach der Montage bei zentrierter Lanzenstellung axial in dem Bewegungspunkt 5 nachfolgende geometrischen Maße für die Stellung der Bewegungselemente 8.1-8.3, ihrer Festlager 9.1- 9.3 und Befestigungspunkte 7.1-7.3 an der Wasserlanze 6 gegenüber dem zentralen Drehpunkt der Schwenkvorrichtung 5, welcher als geometrischer Punkt 0 angesetzt wird, besitzen (Fig. 4 und 5):
Drehpunkt von Teil-Nr. geometrischer Punkt X Y z
5 0 0 0
7,1 X7,l Y7,l Z7.1
7,2 X7,2 Y7,2 -1,2
7,3 X7,3 Y7,3 -1,3
9,1 X9,l Y9,l Z9.1
9,2 X9,2 X9,2 ~?,2
9,3 X9,3 X9,3 -9,3
Selbstverständlich gelten die in Fig. 4 und 5 und obiger Tabelle angegebe¬ nen Koordinaten nur bei punktförmigen Drehpunkten, z.B. in Form eines Kugelgelenkes. Bei der in Fig. 1, 2 und 4, 5 gezeichneten vereinfachten Lösung mit äugen- und ringförmigen Verbindungselementen sind im Dreh¬ punkt noch eventuelle Korrekturen vorzunehmen. Diese werden aber über die Erprobung entschieden, da bei allen mechanischen Bewegungen der Bewe¬ gungselemente ein notwendiger Toleranzbereich vorhanden ist. Über den Drehpunkt mit den Koordinaten X; Y; Z = 0, den Bewegungs¬ punkt 5, werden die Koordinaten der zu reinigenden Wandbereiche und deren Grenzen dadurch bestimmt, daß die geometrische Gerade (gegebenen¬ falls nach ballistischer Korrektur für große Entfernungen) des Wasserstrahles der Lanze 6 auf den Wandflächen der Wärmeanlage den (jeder Lanzen¬ stellung zugeordneten) geometrischen Punkt auf der Wand bestimmt.
In Fig. 3 ist die Geometrie eines Brennkammerteiles aufgezeichnet. Im unteren Teil befinden sich 6 Brenneröflfnungen B, im oberen Teil 6 Rauch- gasrücksaugeöflfnungen R. Der Montagezustand einer Wasserlanze 6 nach Fig. 4, 5 ist mit seinem Bewegungspunkt 5 als geometrischen Punkt 0 eingezeichnet. Für die Ebene Y=0 ergeben sich an den Brennkammerwänden die Blasgrenzen ab Gr, über den waagerechten Blasbereich S bis Gι, für die Ebene X=0 ergibt sich von G0 über S der Grenzpunkt Gu (oben, rechts, ... usw. ist logischerweise spiegelbildlich zu Fig. 4, 5 angeordnet). Jedem beliebigen weiteren Wandpunkt in der Brennkammer kann geometrisch eine Koordinate der Lanzenstellung zugeordnet werden. Bei einer bevorzugten Ausführung erfolgt dies geometrisch unter Nutzung der vorhandenen Brenn¬ kammermaße z.B. über ein mathematisches Programm.
Bei einer alternativen Ausführung werden mittels vor-Ort-Messungen charak¬ teristische Punkte der Brennkammerwände bestimmt, z.B. über die Lan¬ zenstellung ersetzende Laserstrahlen, welche im Stillstand des Kessels einge¬ setzt werden (dabei muß selbstverständlich die Längs- und Querdehnung der Wandflächen beim Kesselbetrieb berücksichtigt werden) oder andere geeignete Meßvorrichtungen auch im Dauerbetrieb.
In analoger Weise werden dann geometrisch auf mathematischem oder meßtechnischem Weg Blaswege für zu reinigende Flächenbereiche bestimmt und in die Steuemng der Bewegungselemente eingegeben. Ein Beispiel dafür ist die in Fig. 3 eingezeichnete Blasfigur zur Abreinigung der Schlackebärte unterhalb einiger Rauchgasrücksaugungen R und oberhalb einer Rauchgas- rücksaugung. Das Reinigungsprogramm beginnt bei A und endet bei E. Die Arbeitsweise ist derart, daß nach Programmierung der zugehörigen Weg-Zeit- Diagramme, z.B. im Rechner bzw. Datenspeicher der Blockleittechnik, nach Eingabe des entsprechenden Reinigungs-Befehls der Wasserlanzenbläser in die Position A fährt (Fig. 3) und mit Öffnung der Wasserzufuhr das Weg-Zeit- Programm der Bewegungselemente 8.1-8.3 bis zum Punkt E abgefahren wird und dort die Wasserzufuhr wieder schließt.
Die Fig. 6 und 7 zeigen als weiteres Ausfühmngsbeispiel einen erfindungs¬ gemäß verkürzten, und daher besonders leicht bewegbaren Wasserlanzenbläser mit 2 Winkelarmen und Steuereinrichtung. In der Wand 1 der Wärmeanlage befindet sich die Luke 2 mit Auskröpfungen nach innen 3 und außen 4. In der Luke 2 ist der Bewegungspunkt 5 der Wasserlanze 6 fest installiert und als vorderes Schwenklager für die im Zentrum fest angebrachte Wasserlanze 6 ausgebildet. Die Lanze 6 besitzt am hinteren Ende Befestigungspunkte 7.1, 7.2, in welchen die lanzenseitigen Enden der Bewegungselemente 8.1, 8.2 drehbar befestigt sind. Das rückwärtige Ende der Bewegungselemente 8.1, 8.2 ist drehbar in die Festlager 9.1, 9.2 eingebunden. Der Wassereintritt in die Lanze 6 erfolgt über einen Anschluß 10 und eine Wasserzufuhr 11 in Form eines druckfesten flexiblen Schlauches. Die Bewegungselemente sind an einem Rahmen befestigt, damit der Wasserlanzenbläser einfach montiert werden kann. Je nach Einbauart kann der Rahmen auch weggelassen wer- den.
Die Lanze 6 und der Wasseranschluß 10 sind in einen Kugelbehälter 20 eingebunden, der als Beruhigungvolumen für das seitlich anströmende Wasser dient. Die Bewegungselemente 8.1 und 8.2 setzen sich zusammen aus je einem Oberarm 21.1 u. 21.2 und einem an die Kugelform von 20 ange- paßten gekrümmten Unterarm 22.1 u. 22.2; welche mit Drehscheiben 23.1 u. 23.2 verbunden sind.
Die Drehscheiben besitzen Antriebe 25.1 und 25.2, welche über flexible Kabelverbindungen 26.1 und 26.2 in den Steuerschrank 18 münden. Steuer¬ schrank 18 und Festlager 9.1 und 9.2 sind in einem Rahmen 27 befestigt, welcher an der Wand 1 angeordnet ist. Bei dieser Ausführung des Wasser¬ lanzenbläser kann nur mit einem Viertel-Rahmen und 2 Bewegungselementen
8.1 u. 8.2 die Gesamt-Konstmktion in einem Flächenviertel einseitig ober- halb der Luke angebracht werden, so daß der Bodenbereich und die linke
Seite für die Begehung durch einen Arbeiter 28 voll zur Verfügung steht. Insbesondere können auf diese Weise vorhandene Rahmenfragmente an der Wärmeanlage günstig genutzt werden, um eine definierte Position des Was¬ serlanzenbläsers zu erzielen.
Die extrem kurze Lanze 6 besitzt erfindungsgemäß an ihrem Ende einen Kugelbehälter 20, welcher die Einströmverhältnisse der Wasserzufuhr 11 in der Kugel bemhigt und für einen über den Querschnitt der Lanze gleichmä¬ ßigen Wasserzulauf zur Wasserdüse sorgt. Bei dieser Anordnung der Bewe- gungselemente 8.1 u. 8.2, der Haltemngen 7.1 u. 7.2 mit der kleinen Bauart sind die Hebelverhältnisse gering und die Stabilität der Lanzenführung mit 2 Bewegungselementen ausreichend. Trotz der geringen Abmessungen ist mit dem nach außen abgeknickten Hebelsystem die räumliche Einordnung der Antriebe 25.1 u. 25.2 und des Steuerschrankes innerhalb des Rahmens 26 möglich. Besondere räumliche Minimiemngen entstehen durch die geringen Abstände zwischen dem Bewegungspunkt 5 als Drehpunkt und den Haltemn¬ gen 7.1 und 7.2 mit den dann geringen Steuerbewegungen der Arme 8.1,
8.2 und Kabelverbindungen 26.1, 26.2. Bei einer weiteren Lösung werden Stabilitätsprobleme der Lanzenführung über nur 2 längengesteuerte Bewegungselemente durch zusätzlich 1-2 nicht¬ gesteuerte auf Zug belastete Bewegungselemente, welche z.B. als Seile mit Gegengewicht über Rollen laufen (siehe auch Fig. 10 und 11: Pos. 8.2, 9.2, 29) behoben. Die Arbeitsweise erfolgt wie im 1. Beispiel für Fig. 1-4 beschrieben.
Die Fig. 8 und 9 zeigen eine anderes Ausführungsbeispiel für die Aus¬ bildung und den Antrieb eines verkürzten Wasserlanzenbläser mit 3 sym- metrisch angeordneten Winkelarmen als Bewegungselementen. In der Wand 1 der Wärmeanlage befindet sich die Luke 2 mit Auskröpfungen nach innen 3 und außen 4. In der Luke 2 ist der Bewegungspunkt 5 fest installiert und als vorderes Schwenklager für die im Zentrum fest angebrachte Wasserlanze 6 ausgebildet. Die Lanze 6 besitzt am hinteren Ende Befestigungspunkte 7.1, 7.2, 7.3, in welchen die lanzenseitigen Enden der Bewegungselemente 8.1, 8.2, 8.3 drehbar befestigt sind. Die rückwärtigen Enden der Bewegungsele¬ mente 8.1, 8.2, 8.3 sind drehbar in die Festlager 9.1, 9.2, 9.3 eingebun¬ den. Der Wassereintritt in die Lanze 6 erfolgt über einen Anschluß 10 und eine Wasserzufuhr 11 in Form eines druckfesten flexiblen Schlauches. Die Bewegungselemente 8.1-8.3 setzen sich zusammen aus je einem Oberarm 21.1-21.3, Unterarm 22.1-22.3 und je einer Drehscheibe 23.1-23.3, welche mit nicht dargestellten Winkel-Verstelleinrichtungen ausgerüstet sind. Die Wasserlanze 6 mündet am hinteren Ende in eine 180°-Umlenkung 24, welche an einen Krümmer 20 anschließt. Bei dieser Lösung entsteht der Vorteil, daß durch den Knick der Oberarm-Unterarm-Konstmktion die Befestigungspunkte 7.1-7.3 nahe am als Bewegungspunkt 5 eingezeichneten Drehpunkt 0 der Schwenkvorrichtung noch innerhalb der äußeren Auskröp¬ fung 4 arbeiten und die Weglängen von 7.1-7.3 im Arbeitsbereich S und damit die Drehwinkel der Drehscheiben 23.1-23.3 minimiert werden. Damit ist eine weitere nicht dargestellte Kürzung der Wasserlanzenlänge 6 aber auch die Verkleinerung des Unterarm-Oberarm-Systems 22-23-21 derart möglich, daß die Festlager 9.1-9.3 unmittelbar am Rand der Außenkante der äußeren Auskröpfung 4 angebracht werden können und die Gesamtkonstruk¬ tion die Lukenabmessung nur wenig überschreitet und die erforderlichen Bewegungen des flexiblen Schlauches der Wasserzufuhr weiter verringert wird. Die Einstellung der Arbeitsbereiche erfolgt analog wie bisher beschrie¬ ben. Eine Wegänderung wird durch eine Drehwinkeländerung Δ Alpha der Drehscheiben 23.1-23.3 ersetzt.
Die Fig. 10 und 11 zeigen Ausfühmngsbeispiele für Wasserlanzenbläser mit 2 tangential befestigten Bewegungselementen und einem hydraulischen Zylin¬ der.
Die seilförmigen Bewegungselemente 8.1 und 8.3 sind mit ihren Festlagem 9.1 und 9.3 und Aufrolleinrichtungen 42 annähernd waagerecht angeordnet, sind aber im Gegensatz zu den bisherigen Lösungen mit ihren Haltemngen 7.1 und 7.3 am tangentialen Außenwandbereich eines Außenrohres 35 der Wasserlanze 6 innerhalb des Auskröpfung 4 befestigt. Das Bewegungselement 8.2 ist als hydraulischer Zylinder mit seinem Festlager 9.2 auf den Träger des Lichtgitterrostes 15 und an der Lanze mit seinem Befestigungspunkt 7.2 in der Nähe der Luftzufuhr 38 angeordnet. Luft- 38 und Wasser- 11 - Anschluß sind axial nach hinten mit Krümmungen gemeinsam nach oben in eine Richtung ausgeführt. Die Luftzuführung dient dabei nicht nur als Sperr- und Spülmedium, sondern ebenfalls aufgmnd seiner Fühmng als Kühlmedi¬ um.
Diese Anordnung bringt nachfolgende Vorteile: kleine Wege der Bewegungselemente 8.1 und 8.3, damit nur geringe Drehwinkel der Rollen 42. verbesserte Kraftwirkung durch tangentiale Halterung 7.1 und 7.3 insbesondere bei großem Durchmesser des Außenrohres 35 bei Luftküh¬ lung (Luftzufuhr). vereinfachte mit Schelle 43 verbundene gemeinsame Medienzufuhr Wasser/Luft bei geringstem Raumbedarf. sichere Fühmng trotz Seilzugwirkung 8.1 und 8.3 und durch Hydraulik- Zylinder 8.2.
Das in Fig. 12 und 13 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt schematisch, wie Wasserlanzenbläser mittels einer Schutzmanschette mit Sperr- und Spülluft geschützt und gekühlt und z.B. von drei seilartigen Bewegungsele¬ menten bewegt werden können. Eine verkürzte Bauform der Wasserlanze mit wandnaher, insbesondere etwa wandparaleller Zuführung von Wasser läßt sich relativ gut auch vollständig mit einem Gehäuse kapseln, wodurch alle Antriebselemente vor Verschmutzung geschützt werden können. Nur die Wasserzuleitung und Meß- und Steuerleitungen müssen durch das Gehäuse nach außen verlegt werden. Verschiedene Strömungsfühmngen, wie sie anhand der Zeichnung näher erläutert werden, lassen sich dabei verwirkli¬ chen, so daß gleichzeitig Kühlung, Schutz vor Vemnreinigung (Spülung) und Verhindemng eines unkontrollierten Gasaustausches durch die Luke (Sper¬ rung) erreicht werden können. Um insbesondere den Austrittsbereich vor Vemnreinigungen und aggressiven Gasen zu schützen, kann dieser von dem Spülmedium nach Art eines Mantelstrahls umströmt werden.
In der Wand 1 der Wärmeanlage befindet sich die Luke 2 mit Auskröpfun¬ gen nach innen 3 und außen 4. In der Luke 2 ist der Bewegungspunkt 5 fest installiert und als vorderes Schwenklager für die im Zentrum fest angebrachte Wasserlanze 6 ausgebildet. Die Lanze 6 besitzt am hinteren Ende Befestigungspunkte 7.1, 7.2, 7.3, in welchen die lanzenseitigen Enden der Bewegungselemente 8.1, 8.2, 8.3 drehbar befestigt sind. Die rückwärti- gen Enden der Bewegungselemente sind drehbar in die Festlager 9.1, 9.2, 9.3 eingebunden. Der Wassereintritt in die Lanze 6 erfolgt über einen Anschluß 10 und eine Wasserzufuhr 11 in Form eines druckfesten flexiblen Schlauches. Die nicht näher dargestellten, nicht drehbaren aber flexibel biegbaren Haltemngen 7.1-7.3 halten stabile aber flexible Seile, welche als Bewegungselemente 8.1-8.3 wirken. Die Seile laufen an den Festlagem 9.1- 9.3 über Rollen oder werden auf diesen Rollen auf-/abgewickelt. Bei einer weiteren Ausführung befindet sich am Ende des Seiles vom Bewegungs¬ elemente 8.2 ein Gegengewicht 29 (punktiert dargestellt). Die Rollen besitzen Antriebe 25.1-25.3 mit ihren Konsolen. Die Luke 2 wird durch einen Anschlußkasten 30 begrenzt. Der Außenrand des Anschlußkastens ist über ein Gehäuse 31 mit der Lanze 6 abgedichtet und bildet einen luftbeströmten freien Innenraum 32. Die Lanze 6 mit ihrer Düse 33 besitzt am Ende einen Einlauf 34. Die Lanze wird durch ein Außenrohr 35 umhüllt. Das Außen- röhr besitzt einen Trennring 36, welcher im vorderen Bereich einen Luft¬ mantel 37 mit Luftzufuhr 38 und im hinteren Teil eine Wasserumlenkung 39 bildet, welche in den Wasseranschluß 10 mündet.
Über Öffnungen 40 kann Sperr- und Spülfluid, vorzugsweise Luft, vom Luftmantel 37 in den Düsenkopf der Lanze 6 und über Öffnungen 41 in den Innenraum 32 strömen. Bei dieser Lösung werden die 3 Bewegungs¬ elemente 8.1-8.3 nur über Zugkräfte gesteuert. Verdreh-Kräfte durch die räumliche Bewegung der Bewegungselemente werden besonders bei einem Seil kompensiert, dieses ist mit Aufrolleinrichtung 42 am Festlager 9.3 dargestellt. Rolle und Seil werden bei einer anderen Lösung durch Kette und Kettenrad ersetzt. Bei dieser Lösung kann, wie am Festlager 9.1 dargestellt, die Kette am freien Ende nach unten frei hängen.
Bei einer weiteren Lösung wird ein Bewegungselement, wie hier für 8.2 gestrichelt dargestellt ohne Antrieb ausgerüstet und die notwendige Zugs- pannung über eine Rolle 9.2 und Gegengewicht 29 erzeugt. Bei diesen Lösungen können Luft- und Wasserzufuhr in einem Mantelrohr untergebracht werden, die Luft- und Wasserzufuhr frei hängend, in einer senkrechten Ebene angeordnet werden, ohne daß bei den Schwenkstellungen Bewegungs- elemente u. Luft- bzw. Wasserzufuhr sich behindern. Durch schmale Seile als Bewegungselemente, welche auch nur kleine Haltemngen 7.1-7.3 erfor¬ dern, ist bei max. Schrägstellung der Lanze für diese auch ausreichend Raum zwischen Gehäuse 31 und Lanze -Außenrohr35-, wenn die Haltemn¬ gen aus konstmktiven Erfordernissen in die äußere Einkröpfung 4 einschwen- ken. In diesem Falle kann die Lanze weiter verkürzt werden.
Das Außenrohr 35 mit der abschließenden Halbkugel als Umlenkung 39 bringt gleichmäßige Einströmverhältnisse des Wassers in die Lanze und sichert trotz kurzer Lanze einen drallfreien Wasserstrahl mit geringer Auf- fächerung.
Selbstverständlich können alle aufgeführten technischen Lösungen beliebig miteinander gekoppelt werden, insbesondere betrifft dies die Auswahl und Kombination der Technik des oder der Bewegungselemente und ihrer Kraft- Wirkung auf Zug und/oder Dmck und das Anordnen der Haltemngen bei unterschiedlichen Abständen zum Bewegungspunkt 5 der Lanze, deren Varia¬ tion als Kugelgelenk, Lasche, Ringaugen, Gelenk, Kreuzgelenk oder starre Verbindung mit flexiblem Übergang, der variablen Wahl unterschiedlicher Längen der Bewegungselemente und variable Orte für die Festlager. Ein weiterer Vorteil besteht in der Möglichkeit der Nachrüstung einzelner Kom¬ ponenten wie beispielsweise den Bewegungselementen, der kurzen Wasser¬ lanze oder der Wegaufnehmer mit Steuemng oder des kompletten Wasser¬ lanzenbläsers an einer Wärmeanlage. Eine vorteilhafte Nachrüstung soll beispielhaft an einem schon bekannten Wasserlanzenbläser-Typ, wie er in der WO 93/12398 beschrieben ist, im folgenden dargestellt werden. In einer Wand beispielsweise, im Bereich eines Lichtgitterrostes, befindet sich eine Luke mit innerer und äußerer Auskröpfung. Die dort angelenkte Wasserlanze wird in der Luke durch ein Kugelgelenk geführt. An einem Rahmen, welcher an der inneren Auskröpfung der Wand befestigt ist, befinden sich oben und unten in einem Rahmen gelagerte Spindeln, die als Bewegungs¬ elemente der Wasserlanze dienen. Die obere Spindel wird durch einen Antrieb mit einem Wegänderungs-/Drehwinkeländerungssystem gedreht. Auf den Spindeln befinden sich wiedemm Lager, die ein senkrechtes Bewegungs¬ element in der Form einer Spindel führen. Diese senkrechte Spindel besitzt ebenfalls einen Antrieb mit einem Wegänderungs-/Drehwinkeländerungssy- stem. Auf der senkrechten Spindel befindet sich ein Befestigungspunkt für die Wasserlanze. Durch die Verbindung der Wasserlanze am Kugelgelenk in der Luke und am Befestigungspunkt des senkrechten Bewegungselementes ist die Strahlrichtung des Wasserlanzenbläsers änderbar. Dieser Wasserlanzen- bläser ist nun umrüstbar; es wird anstatt der langen Wasserlanze eine verkürzte, gekrümmte eingebaut, die zusätzlich ein Bemhigungsvolumen in der Form einer Kugel aufweist. Weiterhin wird der Wasserlanzenbläser mit einem Gehäuse staub- und spritzwasserdicht abgedeckt. Die Bewegungsele¬ mente werden mit Wegaufnehmern versehen, die wiedemm in Verbindung mit einer Steuemng stehen. Die Antriebe der Bewegungselemente werden wiedemm durch diese Steuemng geführt. Die räumliche Verkürzung des Wasserlanzenbläsers sowie seine Gehäuseabdeckung führen zu einer, vor Unfällen geschützten Begehbarkeit des Lichtgitterrostes. Ein änderbarer Antrieb in Verbindung mit den Wegaufnehmern und der Steuemng ermög- licht die Ausfühmng beliebiger Blasfiguren.
Auch die Wahl des Verfahrens zur Steuemng der Blasfiguren und deren
Programmierung kann beliebig zwischen der experimentellen meßtechnisch und mathematischen programmtechnischen Lösung miteinander gekoppelt werden. So können meßtechnisch bzw. experimentell über die Strahlengeome- trie der Lanzenführung in die Wärmeanlage verlängert, geometrische Eck¬ punkte, z.B. Maximum oben/unten, rechts/links usw., bestimmt, diese in ein mathematisches Programm eingegeben werden und danach die weiteren Bahn¬ punkte für die Blasfigur berechnet werden.
Eine weitere Variation besteht in dem bei anderen Lösungen bisher noch nicht realisierten Blasbetrieb mit unterschiedlichen Bahngeschwindigkeiten, so daß stark verschlackte Stellen vorprogrammiert länger angeblasen werden oder/und realisiert, daß statt des Aus-/Einschaltens der Wasserzufuhrventile mit großer Geschwindigkeit ohne Unterbrechung des Blasbetriebes von Endpunkt E zum Anfangspunkt A der nächsten Blasfigur gefahren wird (vergleiche Fig. 3).
Durch die Erfindung treten im Ergebnis folgende Vorteile auf:
a. . Das Verfahren sichert die variable Ausführung beliebiger Blasfiguren, es ist nicht vorrangig an die Geometrie der herkömmlichen Bewegungs¬ elemente mit um 90° wechselnden waagerechten und/oder senkrechten Bewegungen, Kreis- oder Evolventenbewegungen gekoppelt. Richtung, Umlenkung und Geschwindigkeit kann beliebig variiert und den Reini¬ gungsforderungen individuell angepaßt werden.
b. Es bestehen keine Einschränkungen hinsichtlich der Einbauorte des Wasserlanzenbläser. Verbaute Luken, fehlendes Raumangebot und andere räumliche Hinde isse können durch die Variation der Anordnung und
Länge der Bewegungselemente mit individueller Wahl der Festpunkte und Haltemngen an der Lanze trotzdem für den Einbau angepaßter Wasserlanzenbläser genutzt werden. Damit kann für die Anordnung der Wasserlanzenbläser in der Wärmeanlage eine optimale Auswahl getroffen und die Anzahl der Wasserlanzenbläser an der Anlage minimiert wer¬ den.
c. Materialeinsatz, Platzbedarf und Gewicht des Wasserlanzenbläser werden minimiert. Insbesondere entfallen die in einem stabilen großen Rahmen untergebrachten Lager und Antriebe und die Spindeln, Ketten und Füh¬ rungen der bisherigen Lösungen. Die Montage wird vereinfacht.
d. Die Materialbeschaffung wird erheblich flexibler, da keine Anforde- mngen an feststehende Abmessungen von Konstruktionselementen gestellt werden. Das Angebot am Markt für Bewegungselemente-Lösungen, Festlager und Steuerelemente kann beliebig genutzt werden.
e. Bei Defekten können konstruktive Abweichungen bei Ersatz von Bauele¬ menten zugelassen werden, wenn die Einstellung der Blasfiguren ange¬ paßt wird.
f. Die Abmessungen der Wasserlanzenbläser, insbesondere nach hinten und zur Seite, wird verringert. Damit ist die Begehung und der Einbau auch an schmalen Bühnen möglich.
g. Die Wasserzufühmng wird vereinfacht und weniger störanfällig durch geringere Schwenkwege und Wegfall von Krümmungen.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Wand
2 Luke
3 innere Auskröpfung
4 äußere Auskröpfung
5 Bewegungspunkt, Kugelgelenk
6 Wasserlanze
7.1-7.3 Befestigungspunkte an der Wasserlanze
8.1-8.3 Bewegungselemente
9.1-9.3 Befestigungspunkte an der Wärmeanlage
10 Wasseranschluß
11 Wasserzufuhr
12 erster Träger
13 Dampfrohr
14 zweiter Träger
15 Lichtgitterrost
16, 17 Geländer
18 Schaltschrank, Steuerschrank
19 Außenhaut der Wärmeanlage
20 Kugelvolumen, Wasserführung
21.1-21.3 Oberarm
22.1-22.3 Unterarm
23.1-23.3 Drehscheibe
24 Umlenkung, Krümmung
25.1-25.2 Antriebe
26.1-26.2 Kabelverbindungen
27 Rahmen
28 Arbeiter
29 Gegengewicht 30 Anschlußkasten
31 Gehäuse
32 Gehäuseinnenraum
33 Düse
34 Einlauf
35 Außenrohr
36 Trennring
37 Luftmantel
38 Luftzufuhr
39 Wasserumlenkung
40, 41 Öffnungen
42 Aufrolleinrichtung
43 Schelle
44 Wegaufnehmer
45 Mittel zur Steuemng und/oder Registriemng
46 Datenübertragungsweg
Δ Alpha Drehwinkeländerung
ΔL Wegänderung
A Anfang
E Ende
S Arbeitsbereich r rechts
1 links
0 oben u unten
X, Y, z Koordinaten
G Grenzpunkte
B Brenneröflfnung
R Rauchgasrücksaugeöflfnung

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Wasserlanzenbläser zur Reinigung von Wärmeanlagen, wobei eine Wasserlanze (6) mit ihrer Mündung an oder in einer Luke (2) beweglich (5) angeordnet ist und einen Wasserstrahl durch die in Betrieb befindliche und mit Flammen und/oder Rauchgasen beströmte Wärmeanlage hindurch auf von der Luke (2)) aus erreichbare Wandbereiche (A-E) blasen kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserlanzenbläser durch mindestens ein Bewegungs¬ element (8.1, 8.2, 8.3) bewegbar ist, wobei Wegaufnehmer zur genauen Bestimmung der Position des Wasserlanze (6) vorhanden sind und wobei zumindest der Bereich der Luke (2) durch ein Gehäuse (31) abgedichtet ist, das mit einem Sperr- und Spülmedium beaufschlagbar ist.
2. Wasserlanzenbläser nach Anspmch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserlanze (6) verkürzt ausgebildet ist, indem die Wasserzufühmng (10) einfach oder mehrfach abgewinkelt (20, 24; 39) erfolgt und im außerhalb der Wärmeanlage liegenden
Ende des Wasserlanzenbläsers ein erweitertes Beruhigungsvolu¬ men (20), insbesondere ein etwa kugelförmiges Volumen, für das zugeführte Wasser vorhanden ist.
3. Wasserlanzenbläser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserzuleitung (11) im wandnahen Bereich in der Nähe des Bewegungspunktes (5) der Wasserlanze (6) erfolgt, insbesondere zunächst eine Krümmung (20) von etwa 90° bis 150° aufweist, dann ein Stück parallel zur Wasserlanze (6) entgegen deren Durchströmungsrichtung verläuft und danach über eine Krümmung (24) von 90° bis 180° in die Wasser¬ lanze (6) mündet, bzw. in das Beruhigungsvolumen (20, 39).
4. Wasserlanzenbläser nach Anspmch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserzufühmng (11) etwa parallel zur Wand (1) der
Wärmeanlage zwischen für die Bewegung der Wasserlanze (6) erforderlichen Bewegungselementen (8.1, 8.2, 8.3) erfolgt.
5. Wasserlanzenbläser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (31) die gesamte
Mechanik abdichtet, und durch seine Wand nur die Wasser¬ zufühmng (11), die Leitung für Sperr- und Spülfluid (38) und die Steuer- und Meßleitungen der Bewegungselemente (8.1, 8.2, 8.3) nach außen geführt sind.
6. Wasserlanzenbläser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sein Gehäuse (31) einzeln oder gemeinsam mit einer Mehrzahl von Gehäusen (31) auf etwa gleicher vertikaler Höhe mit einem Gebläse zur Versorgung mit Sperr- und Spülmedium verbunden sind.
7 Wasserlanzenbläser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Differenzdruckmesser zur
Messung und Regelung des Diflferenzdruckes zwischen dem Innenraum der Wärmeanlage und dem Innenraum (32) des
Gehäuses (31) vorhanden ist.
8. Wasserlanzenbläser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperaturfühler im Bereich des Bewegungspunktes (5) der Wasserlanze (6) angeordnet ist, - 31 -
der als Istwertgeber für die Menge pro Zeiteinheit an Sperr- und Spülmedium dient.
9. Wasserlanzenbläser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühmng (37) des Sperr- und
Spülmediums die eigentliche Wasserlanze (6) im Austrittsbe¬ reich (33) so umgibt, daß eine Art Mantelstrahl um den Aus¬ trittsbereich (33) gebildet wird.
10. Wasserlanzenbläser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (31) für das Sperr- und Spülmedium teilweise flexible Wände und/oder Zwischen¬ wände aufweist.
11. Wasserlanzenbläser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens drei Bewegungselemen¬ te (8.1, 8.2, 8.3) vorhanden sind, deren benachbarte Befesti¬ gungspunkte (9.1, 9.2, 9.3) mit dem Bewegungspunkt (5) der Wasserlanze (6) vorzugsweise jeweils Winkel von etwa 80° bis 140° bilden.
12. Wasserlanzenbläser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungelemente (8.1, 8.2, 8.3) selbst Wegaufnehmer enthalten, die deren genaue Länge und/oder Winkelposition zu einer Referenzposition messen.
13. Wasserlanzenbläser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein zusätzlicher Weg¬ aufnehmerarm vorhanden ist, der Wegaufnehmer zur Feststel- lung der genauen Position des Wasserlanzenbläsers aufweist.
14. Wasserlanzenbläser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungselemente (8.1, 8.2, 8.3) und die Wegaufnehmer mit einer gemeinsamen Steuerelek¬ tronik verbunden sind, die aus den Meßwerten der Wegaufneh- mer die genaue Position der Wasserlanze (6) errechnet und
Steuerbefehle an die Bewegungselemente (8.1, 8.2, 8.3) gibt, wobei insbesondere bestimmte vorausberechnete und/oder früher gespeicherte Bewegungsabläufe der Wasserlanze (6) bezüglich Fahrweg und Geschwindigkeit exakt wiederholt werden können.
15. Wasserlanzenbläser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungselemente (8.1, 8.2, 8.3) hydraulische oder pneumatische Hubkolben sind, die jeweils mit einem Ende (7.1, 7.2, 7.3) an der Außenwand der
Wärmeanlage und mit dem anderen Ende (9.1, 9.2, 9.3) an dem außerhalb der Wärmeanlage liegenden Teil der Wasser¬ lanze (6) angelenkt sind.
16. Wasserlanzenbläser nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Bewegungselemente Spindel¬ antriebe oder Zahnstangenantriebe sind, die jeweils mit einem Ende (7.1, 7.2, 7.3) direkt oder mittels eines Gestelles an der Außenhaut (19) der Wärmeanlage und mit dem anderen Ende (9.1, 9.2, 9.3) an dem außerhalb der Wärmeanlage liegenden
Teil der Wasserlanze (6) angelenkt sind.
17. Wasserlanzenbläser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wegaufnehmer Winkel- und/- oder Längenaufnehmer sind.
18. Wasserlanzenbläser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Wegaufhehmer mehr vorhanden ist als zur Bestimmung der Position erforder¬ lich ist, um die Positioniergenauigkeit und die Verfügbarkeit zu erhöhen.
19. Verfahren zum Betrieb eines Wasserlanzenbläsers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserlanzenbläser durch mindestens ein Bewegungs¬ element (8.1, 8.2, 8.3) entlang bestimmter vorausberechneter oder früher gespeicherter Bewegungslinien (A-E) mit vorausbe¬ rechneten oder früher gespeicherten, insbesondere von der Position abhängigen variablen, Geschwindigkeiten geführt wird.
20. Verfahren nach Anspmch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils aktuelle Position der Wasserlanze (6) mittels an den Bewegungselementen (8.1 , 8.2, 8.3) und/oder an mindestens einem gesonderten Wegaufnehmerarm angeordneten Längen- und/oder Winkelaufnehmern in Bezug auf eine Referenzposition genau bestimmt wird und on-line zur weiteren Steuemng des Bewegungsablaufes herangezogen wird.
21. Verfahren nach Anspmch 20, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Meßwert eines Wegaufnehmers mehr als zur
Positionsbestimmung erforderlich gemessen und verarbeitet wird, um durch Fehlerausgleichsrechnung die Meßgenauigkeit zu erhöhen und die Verfügbarkeit bei Ausfall eines Meßauf¬ nehmers zu erhöhen.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21. dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme und/oder Ändemng von Bewegungsabläufen zur Reinigung in eine speicherprogrammier¬ bare Steuemng interaktiv vor Ort mittels manueller Vorgabe oder üblicher Kommunikationstechniken mit einem Computer, z.B. Bildschirm und Maus, erfolgt.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedliche Teile der vorgegebenen Bewegungslinien mit unterschiedlicher Geschwindigkeit, je nach
Reinigungsbedarf oder Empfindlichkeit einzelner Bereiche, abgefahren werden.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr an Sperr- und Spülmedium in
Abhängigkeit vom Diflferenzdruck zwischen Innenraum der Wärmeanlage und Innenraum (32) des Gehäuses (31) geregelt wird.
25 Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr an Sperr- und Spülmedium in Abhängigkeit von der Temperatur im Bereich des Bewegungs¬ punktes (5) der Wasserlanze (6) geregelt wird.
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