FI80519B - Sotningsapparat. - Google Patents

Description

1 80519

Nokipuhallin Tämä keksintö koskee nokipuhallinpuhdistuslaitteis-toa, jossa ilma-, höyry-, vesi- tai edellä mainittujen 5 seosten suihkut suunnataan kohti epäpuhtaita tai kuonan peittämiä komponentteja suurissa kattiloissa ja muissa lämmönvaihtimissa, joita yleensä käytetään kunnallisissa laitoksissa ja teollisuudessa tuotettaessa höyryä tehon tuottamiseen ja muuhun tarkoitukseen ("kattila"-termin on 10 ajateltu käsittävän myös muut lämmönvaihtimet, joihin tätä keksintöä voidaan soveltaa). Tarkemmin sanottuna keksinnön kohteena on nokipuhallin, johon kuuluu puhallusputki, väline, jonka avulla puhallusputki siirretään kattilan tai vastaavan sisäosiin ja vedetään sieltä pois puhallusput-15 kea samanaikaisesti pyörittäen, väline puhallusaineen syöttämiseksi puhallusputkeen siten, että se poistuu puhallus-putken ulkopään kautta puhallusputken liikkeen aikana, ja useita samanlaisia suuttimia, jotka on asennettu mainittuun ulkopäähän ja joiden kautta puhallusaine poistuu.

20 Suihkujen aiheuttamien ulokemaiseen puhallusput keen kohdistuvien voimien yhdenmukaistamiseksi, kun puhal-lusputkea käytetään kattilassa, suuttimet on sijoitettu vastakkain tai samansuuntaisesti kehän muotoon ja niiden välinen akseli leikkaa puhallusputken pituusakselin. Jotta 25 puhallusputki voisi liikkua kattilaan ja siitä ulos huolella tiivistetyn ja/tai ilmatiiviin seinämässä olevan aukon kautta, suuttimien tulee käytännössä sijaita kokonaan puhallusputken sisällä. Puhallusputken rajoitetun läpimitan ja puhallettavan väliaineen määrän, joka on tarpeen 30 tehokkaan puhdistuksen ja/tai puhallusputken ollessa kattilassa riittävän jäähdyttämisen takaamiseksi, takia on monilla tahoilla ollut mahdotonta saada vastaavia suuttimia, joilla olisi optimaaliset mitat keskitetyn, suurino-peuksisen suihkun tuottamiseksi, joka on tavoitteena tehok-35 kaan puhdistuksen saavuttamiseksi.

2 80519

Kun nokipuhallusputkea siirretään kattilaan ja kattilasta pois, se pyörii ja/tai värähtelee jatkuvasti pituusakselinsa suhteen niin, että puhallettava väliainesuih-ku kulkee spiraalimaista tai osittain spiraalimaista reit-5 tiä pitkin. Yleensä puhallusputki pyörii joitakin kertoja sisääntulo- ja vetäytyrnisliikkeen aikana. Koska nopeutta, jolla puhallusputkea voidaan turvallisesti pyörittää, rajoittaa kriittinen nopeus, jota suuremmilla nopeuksilla puhallusputki tulee dynaamisesti epästabiiliksi, tämä seik-10 ka rajoittaa puhallusputken sisäänpistämisen ja pois vetämisen vaatimaa kokonaiskiertoaikaa. Siksi joissakin sovellutuksissa nokipuhaltimen kiertoaika täytyy tehdä pidemmäksi kuin puhdistusvaatimukset edellyttävät. Monilla tahoilla, erityisesti korkeitten polttokaasulämpötilojen tai 15 suurten kattiloiden ollessa kyseessä, tietty minimimäärä puhallettavaa väliainetta täytyy käyttää niin, että puhallusputken suojaamiseen tarvittava riittävä jäähdytys tässä hankalassa ympäristössä turvattaisiin, mikä aiheuttaa väliaineen huomattavan hukan. Kuitenkin pidemmät puhaltimen 20 kiertoajat johtavat kasvaneeseen tehonkulutukseen ja osien kulumiseen.

Puhallusputkeen vaikuttava väliaineen nestepaine aiheuttaa puhallutusputkeen kohdistuvan voiman, joka vastustaa puhallusputken vetämistä pois, minkä takia puhallus-25 putken poisvetäminen vaatii huomattavasti enemmän energiaa kuin sisääntuonti. Ulosvetokuormituksen pienentyminen pienentäisi tehonkulutusta ja vähentäisi komponenttien mekaanista kuormaa.

Keksinnön tarkoituksena on poistaa tunnettujen 30 ulosvedettävien nokipuhallintyyppien edellä mainitut epäkohdat. Yksi tämän keksinnön tavoitteista on aikaansaada parannettu puhallusputkimalli, joka sallii tehokkaamman suutinmuodon käytön, mikä sitten parantaa puhaltimen puh-distussuoritusta. Edelleen tavoitteena on vähentää puhal-35 lusputken pyörähdysten määrää, joka on tarpeen halutun suihkutilan saavuttamiseksi. Edelleen keksinnön tavoit- 3 80519 teenä on aikaansaada väline, jolla osittain vastustetaan puhallusputkeen vaikuttavan puhallusputkea sisääntyöntä-vän ja puhallusputken ulosvetoa vastustavan voiman pyörivää komponenttia. Tämän keksinnön tavoitteena on myös ai-5 kaansaada pitkä ulosvedettävä nokipuhallin, jonka ominaisuudet nostavat tehokkuutta puhdistuksen aikana puhallettavan väliaineen kulutuksen avulla.

Aiemmissa tyypeissä on ollut yleinen käytäntö, että käytetään kahta tai useampaa suutinta sijoitettuna pitkän 10 ulosvedettävän puhallusputken pituusakselin suuntaisesti. Puhallusputken jäähdyttämisen ja riittävän puhdistuksen vaatiman suuren puhallettavan väliaineen määrän takia nämä muodot johtivat suhteellisen lyhyisiin suutinpituuksiin, mikä aiheuttaa suurta turbulenssia ja käytetyn väliaineen 15 nopeaa dispersioitumista. Lisäksi suutinten päiden keskinäinen läheisyys aiheuttaa turbulenssia ja rajoittaa virtausta .

Edellä mainittujen päämäärien saavuttamiseksi keksinnön mukaiselle nokipuhaltimelle on pääasiallisesti tun-20 nusomaista, että suuttimien akselit on aksiaalisesti siirretty pois linjasta keskenään sellaisen suuttimen halkaisijaa suuremman matkan verran, että suuttimet seuraavat eri kierreratoja, kun puhallusputkea siirretään kattilan sisäosiin ja sieltä pois.

25 Suuttimen pituuden suhde sen kaulan halkaisijaan on tärkeä tekijä suutinvirtausolosuhteiden vakiinnuttamisessa; yleensä mitä suurempi suhde on sitä vähemmän turbulenttia virtausta suuttimesta tuleva suihku on, mikä aikaansaa keskittyneemmän suihkuvirran ja siten saavutetaan 30 annetulla etäisyydellä annetulla virtausnopeudella suurempi iskupaine. Sijoittamalla suuttimet erilailla pituussuunnan suhteen niin, että ne eivät ole suoraan toisiaan vastakkain, voidaan käyttää pitempiä ja useampia suutti-mia, mikä parantaa suuttimen pituuden ja kaulan halkaisi-35 jän välistä suhdetta. Edelleen sijoittamalla suuttimet niin, etteivät niiden keskilinjat ole lineaarisesti, ku- 4 80519 kin suutin voi työntyä pidemmälle puhallusputkeen niin, että toiset suuttimet estävät mahdollisimman vähän nesteen virtausta toisiin, jolloin virtauksen rajoittuminen ja turbulenssi vähenevät. Sijoittamalla useampia suuttimia puhallus-5 putkeen pituusakselin suhteen eri paikkoihin, havaitaan tärkeä lisähyöty. Tällainen muoto mahdollistaa pyörteisen matkan suhteen pituusakselinsuuntaiseen matkaan pienentämisen samalla, kun puhdistusteho säilyy. Kuten jäljempänä osoitetaan, putken pyörähdysten lukumäärä, joka on tar-10 peen halutun suihkujen välisen alan saavuttamiseksi, on kääntäen verrannollinen suutinten sijaintiin puhallusput-ken pituusakselin suhteen eri pisteissä ja suutinten lukumäärään noissa pisteissä. Pyörimisnopeuden vähentäminen pitkittäisliikkeeseen nähden vastaavasti mahdollistaa ly-15 hyemmät kiertoajät ennen kuin puhallusputken dynaaminen epästabiilisuus tulee ongelmaksi.

Nokipuhaltimen puhallusputkessa on edullisesti vastakkaiset suuttimet, jotka on siirretty sivulle niin, etteivät niiden pituusakselit leikkaa puhallusputken keski-20 linjaa, jolloin sivulle asentaminen on tehty niin, että pitempiä ja tehokkaampia suuttimia voidaan käyttää suurempien suihkun iskupaineiden tuottamiseksi kuin muutoin olisi mahdollista, ja edelleen on kehitetty työntövoimapari, joka toimii puhallusputken ulosmenosuunnassa. Koska puhal-25 lusputken pyörimis- ja pitkittäisliikettä säädellään pu- hallinvaunumekanismin ohjauksella, muodostunut vääntömoment-ti aiheuttaa pitkittäistä voimaa puhallusputkeen. Aiheuttamalla sen, että suuttimen työntö vastustaa putken pyörimissuuntaa sisääntulossa, pyrkii kattilan "työntövaunulla" 30 työnnettävä puhallusputki siirtymään ainakin osittain sivulle. Vastaavasti suuttimen työntövoima avustaa puhallus-putkea ulos vedettäessä, koska pyörimissuunta on vastakkainen. Koska puhallusputken huippukäyttökuormitukset osuvat ulosvetämisvaiheeseen, tämä parannus sallii tehokkaam-35 pien käyttömenetelmien käytön.

5 80519

Kuvio 1 on sivukuva keskeltä tunnetusta IK-tyyppi-sestä pitkästä nokipuhaltimesta, johon kuuluu puhallusput-ki, joka ominaisuuksiltaan on käsillä olevan keksinnön ensimmäisen suoritustavan mukainen.

5 Kuvio 2 on poikkileikkauskuva leikattuna kuvion 1 linjaa 2-2 pitkin ja esittää suutinten leikkausta ja edelleen tämän keksinnön ensimmäisen suoritustavan mukaista suutinten paljoutta puhallusputken pituusakselin suhteen eri pisteissä.

10 Kuvio 3 on poikkileikkauskuva leikattuna kuvion 2 linjan 3-3 mukaan.

Kuvio 4 on graafinen esitys suuttimista tulevan suihkujen piirtämistä spiraalisista reiteistä sellaisten puhallusputkien ollessa kyseessä, jotka ovat tämän keksin-15 nön ensimmäisen suoritustavan mukaisia, jolloin puhallus-putki etenee jatkuvasti ja pyörii osoitettuun suuntaan.

Kuvio 5 on sivukuva päästä katkaistun puhallusputken suutinryhmästä tämän keksinnön toisen suoritustavan mukaisesti ja kuvaa sivulle siirrettyjä suuttimia.

20 Kuvio 6 on sivukuva leikattuna kuvion 5 linjaa 6-6 pitkin ja esittää suutinriviä, jossa kunkin suuttimen pituusakseli ei leikkaa puhallusputken pituusakselia tämän keksinnön toisen suoritustavan oppien mukaisesti.

Kuvio 7 on sivukuva leikattuna kuvion 6 linjaa 7-7 25 pitkin ja esittää tämän keksinnön toisen suoritustavan mukaista sivuun siiretyn aukon asennusta.

Kuvioon 1 viitaten esitellään pitkällä ulosvetova-ralla varustettu nokipuhallin, jota yleisesti osoittaa viite 10, jonka yleinen rakenne sisältyy US-patenttiin 30 nro 3 439 376, myönnetty 22.4.1969. Lukuisia lisäpiirteitä on otettu edellä mainittua esittelyä seuranneisiin no-kipuhallintyyppeihin; kuitenkaan nämä yksityiskohdat eivät ole mukana tässä keksinnössä. Kuvion 1 kuvaamalle no-kipuhaltimelle on tyypillistä se rakenteen ympäristö, 35 jossa tätä keksintöä voidaan menestyksekkäästi käyttää.

Aiempien mallien mukaisen rakenteen lisäksi kuvio 1 kuvaa 6 80519 uusia menetelmiä käyttää useita suuttimia eri pisteissä tämän keksinnön ensimmäisen suoritustavan mukaan, mitä kuviot 2, 3 ja 4 edelleen kuvaavat.

Kuvion 1 esittämä puhallusputki 12 työnnetään vas-5 tavuoroisesti kattilaan tai uuniin, jonka oletetaan sijaitsevan kuviossa oikealla puolella, ja puhdistavan läm-mönvaihdin- ja muut sisäpinnat puhaltamalla aineksia, kuten ilmaa, vettä ja/tai höyryä suuttimista 14a ja 14b.

Putki 12 on liitetty moottorilla toimivaan vaunuun 15, jo-10 ka kontrolloi putken liikettä. Vaunut 15 antaa putkelle 12 jatkuvan pyörivän ja pitkittäissuuntaisen liikkeen, kun se työnnetään kattilaan ja vedetään ulos puhdistuksen yhteydessä. Pituusakselin suuntainen matka, joka putken 12 täytyy liikkua kierroksen täydentämiseksi on etäisyys kieruk-15 kaan tai huippuun. Putki 12 on asennettu kaltevasti kiinteään tuloputkeen 15. Puhallettava väliaine tulee tuloput-keen 16 puhallinventtiilin 17 ohjaamana ja johdetaan pu-hallusputkeen 12, jonka jälkeen se poistuu suuttimien 14a ja 14b kautta.

20 Viitteen 13 mukaista parannettua suutinryhmää kuvaa osittain kuvio 2. Suutinten 14a ja 14 ryhmää kuvataan, jossa kuhunkin on asennettu kiinteästi purkauspää 18 ja kukin purkautuu putken 12 seinäosan kautta. Tämän keksinnön ensimmäisen suoritustavan kanssa yhdenmukaisesti suutinten 25 14a ja 14b ryhmät sijaitsevat pituusakselin suhteen eri pisteissä pitkin putkea. Sijoittamalla suuttimet pitkit-täisakselin suuntaisesti erilleen toisistaan saadaan vähemmän rajoitettua virtausta kuhunkin. Useammalla suutti-mella saavutetaan puhallusputken riittävä jäähdytysvirtaus 30 pienempiläpimittaisilla suuttimilla suutinten kokonaislukumäärän lisäämien mahdollistamat pitemmät suuttimien pituudet yhdistettynä pienempään kaulan läpimittaan tuottavat tulosta yhä tunkeutuvamman suihkuvirtauksen tuottamisessa tehokkaampaa puhdistustulosta varten.

35 Tämän keksinnön ensimmäisen suoritustavan mukaisen suutinasennuksen toinen tärkeä lisähyöyty on parhaiten se- 7 80519 litetty kuvion 4 yhteydessä. Suuttimista 14a ja 14 purkautuvien suihkujen spiraalimaiset reitit on esitetty graafisesti, kun putki 12 pyörii jatkuvasti ja siirtyy moottorilla toimivan vaunun 15 avulla kuvion 4 näyttämiin suun-5 tiin. Suutinten 14a piirtämiä spiraalimaisia reittejä, joiden on osoitettu suuntautuvan alkuaan ylöspäin, kuvaa viite 21a, kun taas suutinten 14b piirtämiä reitejä, jotka alkuaan suuntautuvat alaspäin, kuvaa viite 21b. Kuten kuviosta 4 päätellen on ilmeistä, reitit 21a ja 21b muo-10 dostavat yhteenkietoutuneita eteneviä spiraalimaisia nauhoja. Reittien alat valitaan siten, että suihkut osuvat riittävän lähelle puhdistaakseen kattilan tehokkaasti. Suutinten sijoituksen tuloksena, kuten on kuvattu, puhal-lusputken kierrosten vähentäminen tekee tarpeelliseksi 15 halutun reittien alan saavuttamisen. On kuitenkin tarpeen valita suuttimen pitkittäinen ala kierukan etäisyyden mukaan. Kuvion 2 mukaisesti asennetut suuttimet aiheuttavat kuitenkin jonkin verran epäyhtenäisyyttä suihkureittien aloissa. Kuviossa 2 on osoitettu, että dimensiot A, B ja 20 C, jotka kuvaavat vierekkäisten suihkureittien välistä etäisyyttä, ovat epäyhtenäisiä, koska suutinparit eivät ole asennettu toisiaan vastakkain, jolloin alueet voitaisiin saada yhteneviksi. Sovellutuksesta riippuen, vierekkäin järjestettyjen tai vastakkain asetettujen suutinten 25 edut ovat merkitseviä ja sopiva muoto otetaan käyttöön.

On myös mahdollista yhdistää vierekkäiset säteittäiset ja pitkittäiset suutinalueet reittien epäsäännöllisyyksien minimoimiseksi.

Tämän keksinnön ensimmäisen suoritustavan mukainen 30 nokipuhallinputki tuottaa siten huomattavia etuja kahdella alueella. Ensiksi voidaan käyttää tehokkaampia suuttimia, joilla kullakin saadaan keskittyneempi, tehokkaammin iskevä suihku. Toiseksi puhallusputken kierrosten lukumäärää on vähennetty, mikä vallii lyhyemmän kiertoajan tapauksissa, 35 joissa kiertoaikaa rajoittaa puhallusputken resonanssin osuus. Kiertoajan lyhentäminen kääntyy suuremmiksi sääs 8 80519 töiksi puhallettavan väliaineen määrän, energian ja komponenttien kulutuksen muodossa.

Tämän keksinnön toista suoritustapaa kuvaavat kuviot 5, 6 ja 7, joissa suuttimet 114a ja 114b on siirret-5 ty toisiinsa nähden sivuttain siten, että niiden pituus-akselit eivät leikkaa putken keskilinjaa. Kuten on esitetty, suuttimet ovat yhtä kaukana ja yhdensuuntaiset puhal-lusputken pitkittäiseen kohtisuoraan keskitasoon nähden. Tämä suutinten sivuttainen muoto sallii myös pitempien 10 suutinten käytön kuin on laita tavanomaisen suoraan lineaarisesti vastakkain asennettujen suutinten kohdalla. Lisäksi sallimalla suhteellisesti pidemmät suuttimet tällä muodolla saadaan suhteellisen tukkimaton suuttimen sisääntulo 119, jolloin suihkun muoto edelleen kiinteytyy ja is-15 kupaine lisääntyy.

Huomataan, että keksinnön molemmissa suoritustavoissa suuttimet ovat toisiinsa nähden täysin sivuttain, ja että tämä sallii kunkin suuttimen yltävän kauemmas kuin puhallusputken sisäosan puoliväliin, erona aiempien mallien 20 järjestelyihin, joissa suutinten pituuden tulee olla vähemmän kuin puolet putken sisähalkaisijasta.

Asentamalla suuttimet sivuttain toisen suoritusta-van mukaan suutinten läpi tuleva virtaus aiheuttaa vasta-voimaparin, joka aiheuttaa puhallusputkeen kohdistuvan 25 vääntömomentin. Vastavoiman suuruus on suuttimen läpi tulevan virtauksen määrä kertaa läpäisevän nesteen nopeus, tai toisin sanoen, vastavoima on yhtä kuin suuttimen neste-paine kertaa suuttimen poikkileikkauspinta-ala. Vastavoima kertaa suuttimen työntövoiman vaikutuslinjaa vasten 30 kohtisuorassa olevan linjan pituus mitattuna toimintalinjasta puhallusputken 112 pyörimisliikkeen keskikohtaan, on yhtä kuin putkeen kohdistuva vääntömomentti, jonka kukin suutin aiheuttaa. Nämä voimat ja etäisyydet on esitetty kuviossa 6, voimana D ja säteittäisenä etäisyytenä F.

35 Toiminnan aikana tämä puhallusputken 112 vääntömomentti osittain siirtää sivulle vaunun ohjausvoimaa pyrkien ai- 9 80519 heuttamaan puhallusputken laajentumisen puhallusputken sisällä olevan puhallettavan väliaineen paineen vaikutuksesta. Suuttimet on sijoitettu suuntaan, jossa puhallusput-keen kohdistuva suihkuvoima vastustaa sen pyörimistä si-5 sääntuloliikettä vastaavaan suuntaan. Tällaisella sijoituksella piirustusten esittämien esimerkkien mukaisesti aiheutetaan putken vääntömomentin kasvu myötäpäivään katsottuna kuvion 6 mukaisesti puhallusputken 112 suutinpääs-tä. Vastaavasti olemassaoleva vääntömomentti helpottaa 10 puhallusputken 112 ulosvetämistä, koska puhallusputken pyörimisliike on poisvedettäessä vastakkainen, jolloin vaunu-systeemin kuormitus vähenee.

Tulisi huomata, että tässä kuvatut tähän keksintöön liittyvät erilliset suoritusmuodot voidaan yhdistää niin, 15 että kummankin edut voidaan hyödyntää samassa rakenteessa. Esimerkiksi kuvioiden 2 ja 3 esittämät puhallusputken suuttimet voidaan asentaa samalla tavalla sivuun, kuin kuviossa 5. Suuttimet asennetaan niin, että kunkin aiheuttama vastavoima vaikuttaa samaan (poisvetävään) pyörivään suuntaan 20 niin, että toisen suoritusmuodon mukaiset voiman sivuttai-suus ja ulosvetoa helpottavat ominaisuudet saavutetaan.

Keksinnön hyväksihavaittuja suoritustapoja esiteltäessä huomataan, että lukuisia muunnelmia ja muutoksia voidaan tehdä ilman, että poiketaan liitteenä olevien pa-25 tenttivaatimusten hengestä ja tarkoituksesta.

Claims (6)

10 8051 9

1. Nokipuhallin, johon kuuluu puhallusputki (12), väline (15), jonka avulla puhallusputki siiretään kattilan 5 tai vastaavan sisäosiin ja vedetään sieltä pois puhallus- putkea samanaikaiset! pyörittäen, väline (16) puhallusaineen syöttämiseksi puhallusputkeen (12) siten, että se poistuu pu-hallusputken (12) ulkopään kautta puhallusputken liikkeen aikana, ja useita samanlaisia suuttimia (14a, 14b), jotka on 10 asennettu mainittuun ulkopäähän ja joiden kautta puhallusaine poistuu, tunnettu siitä, että suuttimien (14a, 14b) akselit on aksiaalisesti siirretty pois linjasta keskenään sellaisen suuttimen halkaisijaa suuremman matkan verran, että suuttimet seuraavat eri kierreratoja, kun puhallusputkea (12) 15 siirretään kattilan sisäosiin ja sieltä pois.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen nokipuhallin, tunnettu siitä, että suuttimet (14a, 14b) on siirretty pois linjasta keskenään siirtämällä niitä toistensa suhteen puhallusputken (12) pitkittäissuunnassa.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen nokipuhallin, tunnettu siitä, että suuttimet (114a, 114b) on siirretty pois linjasta keskenään siirtämällä niitä puhallusputken (112) pitkittäisen, diametraalisen keskitason vastakkaisille puolille.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen nokipuhallin, tunnettu siitä, että puhallusputkea (12) liikuttava väline antaa sille aksiaalisen pyörintäliikkeen, ja suuttimet (14a, 14b) on siirretty toisistaan sellaisen matkan verran, joka suhteessa puhallusputken liikkeeseen on sellainen, että 30 suuttimista tulevat suihkut seuraavat eri kierreratoja.

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen nokipuhallin, tunnettu siitä, että suuttimilla (114a, 114b) on vastakkaiseen suuntaan suunnatut purkausosat, jolloin suuttimet tyhjentyessään antavat puhallusputkelle (112) vääntö-35 momentin. 11 80519

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen nokipuhallin, tunnettu siitä, että puhallusputkea (112) liikuttava väline käsittää yhden ainoan moottorin, Joka käyttää puhallusputkea samanaikaisesti sekä aksiaalisesti että pyörimissuunnassa Ja 5 antaa sille pyörintäliikkeen yhdessä kulmasuunnassa puhallus-putkea sisään vietäessä Ja vastakkaisessa kulmasuunnassa puhallusputkea ulos vedettäessä, Jolloin suuttimien (114a, 114b) purkausosat on sijoitettu siten, että ne antavat puhal-lusputkelle vääntömomentin sen ulosvetosuuntaa vastaavassa 10 suunnassa. 12 8051 9