FI94284B - Kiinteän polttoaineen arinan arinarautojen liikuttelumekanismi - Google Patents

Description

94284

Kiinteän polttoaineen arinan arinarautojen liikuttelumekanismi. - Rörelsemekanism för roststavar i en för fast bränsle avsedd rost.

Keksinnön kohteena on kiinteän polttoaineen viisto- tai taso-arinan arinarautojen liikuttelumekanismi, arinaan kuuluessa joukko rinnakkaisia, pitkänomaisia arinarautoja, joiden väliin jää raot ja joista arinaraudoista ainakin osa on liikuteltavissa ainakin pituussuunnassaan.

Liikuttelumekanismilla varustettuja arinoita käytetään kiinteiden polttoaineiden kuten hakkeen, sahanpurun (purujätteiden) ja palaturpeen polttoon tarkoitettujen polttolaitteiden kuten lämmityskattilan tai sen eteen laitetun etupesän yhteydessä. Keksinnön mukaisella mekanismilla suoritetaan ensisijaisesti arinarautojen liikuttelua, mutta sitä voidaan soveltaa myös arinoiden valumiskulman säätämiseen sekä tasoarinan arinarako-jen säätämiseen. Tasoarinana kysymykseen voi tulla myös harja-mallinen arina.

On ennestään tunnettua liikutella arinarautoja pituussuunnassaan hydraulisilla voimalaitteilla. Liikkuessaan arinaraudat laahaavat kannattimiensa päällä. Huomioonottaen arinarautojen suuri lukumäärä ja paino, tarvitaan suhteellisen suuritehoiset ja kalliit voimalaitteet. Toisaalta tunnetut arinarautojen liikuttelumekanismit rajoittavat mahdollisuutta arinoiden valumiskulman tai arinarakojen säätöön.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan parannettu arinarautojen liikuttelumekanismi, jolla voidaan kevyesti liikutella suuriakin arinarautamassoja. Keksinnön lisätarkoituksena on saada aikaan liikuttelumekanismi, joka pitkittäisliikkeen ohella aikaansaa vähäisessä määrin myös pystyliikettä. Edelleen keksinnön lisätarkoituksena on saada aikaan liikuttelumekanismi, joka mahdollistaa arinoiden valumiskulman säädön ja/tai j 94284 arinarakojen säädön.

Nämä keksinnön tarkoitukset saavutetaan oheisissa patenttivaatimuksissa esitettyjen tunnusmerkkien perusteella.

Seuraavassa keksinnön eräitä suoritusesimerkkejä selostetaan lähemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää keksinnön mukaista liikuttelumekanismia perspektiivikuvana, jossa ainoastaan olennaisimmat osat on näytetty. Rinnakkaisista arinaraudoista on esitetty vain kaksi vastakkaisiin suuntiin liikutettavaa arina-rautaa.

Kuvio 2 esittää sivulta nähtynä perättäisiä arinaryhmiä, joita voidaan käyttää erikseen tai yhdessä kuvion 1 mukaisella liikuttelumekanismilla.

Kuvio 3 esittää leikkausta polttopesästä, jossa käytetään sekä viisto- että tasoarinaa. Molempia arinoita liikutellaan keksinnön mukaisella mekanismilla.

Kuviot 4-9 esittävät erilaisia vaihtoehtoja kääntönokkien päiden sovittamisesta arinarautojen vastaanottokoloihin.

·· Kuvio 10 esittää kääntötangon 1, 2 pään laakerointia korkeussuunnassa säädettävällä tavalla arinakulman säätöä varten.

Kuten näkyy kuvioista 1-3, on keksinnön perusajatuksena, että kattilan tai etupolttimen arinoiden alle asetetaan poikittain » rinnakkaiset tangot 1 ja 2 sekä 15. Tangot voivat olla pienillä kattiloilla umpinaisia tai suuremmilla kattiloilla putkimaisia. Tällöin putkien 1, 2 sisään voidaan johtaa jäähdytysvesi ja ne voidaan myös tukea keskeltä taipumisen estämiseksi.

3 94284

Tangot 1, 2 laakeroidaan holkeilla 3 ja 4 molempiin sivuseiniin 5 kiinteästi tai siten, että niitä voidaan liikutella pystysuunnassa ja näin muuttaa arinoiden valumiskulmaa (kuten on tarkemmin esitetty kuvion 10 yhteydessä). Tankoihin 1, 2 on kiinnitetty hoikkien 6a ja ruuvien 6b avulla säteittäin ulkonevat kääntönokat 6. Arinaraudat 7 ja 8 asetetaan kääntönokkien 6 päälle siten, että joka toinen arinarauta on saman tangon 1 nokkien päällä ja välissä olevat arinaraudat taas toisen tangon 2 nokkien päällä. Arinarautojen 7, 8 vapaat päät lepäävät tangon 15 päällä.

Haluttaessa säätää arinarakoa (tasoarinat) voidaan nokkia 6 siirtää sivusuunnassa arinatankojen 1 ja 2 päällä ja näin asentaa haluttu arinarako A. Tankoihin 1 ja 2 voidaan tarvittaessa lisätä tai vähentää nokkia 6.

Kääntämällä tankoja 1 ja 2 toisiinsa nähden vastakkaisiin suuntiin, saadaan nokkien 6 avulla pitkittäinen liike arina-rautoihin 7 ja 8 siten, että vierekkäiset arinaraudat liikkuvat aina eri suuntiin. Liikkeen pituus on riippuvainen nokan pituudesta B sekä tankojen 1, 2 kiertokulmasta a, joka vaihtelee 0° ... 60°. Liikkeen nopeus riippuu taas tankojen 1, 2 kiertonopeudesta, jota voidaan portaattomasti säätää.

Kiertävä liike tankoihin 1, 2 saadaan aikaan edestakaisesta kääntövarteen 9 kohdistuvalla voimalla F. Käyttölaite 10 voi olla manuaalinen tai koneellinen.

Kääntövarsi 9 on laakeroitu kääntötappiin 11, jonka ansiosta voima muuttuu kääntövarressa 9 edestakaiseksi kiertoliikkeeksi.

Liike johdetaan yhdystankojen 12 avulla tankojen 1, 2 päissä oleviin kääntövipuihin 14, jotka kääntävät tankoja 1 ja 2 voiman F vaikutuksesta.

4 94284

Yhdystangot 12 on nivelöity tappien 13 avulla kääntövarteen 9 ja kääntövipuihin 14. Kääntövarressa 9 olevien momenttivarsien L-| ja L2 sekä kääntövivun 14 muodostaman momenttivarren ja nokkien 6 momenttivarren B mittasuhteita muuttamalla saadaan arinaan kohdistuva voima F kertaantumaan mekaniikasta tunnetulla tavalla. Tällöin saadaan suhteellisen pienellä voimalla kohdistetuksi arinarautoihin riittävän suuri voima, joka voittaa arinarautojen ja polttoainekerroksen painosta aiheutuvat kitkavoimat sekä muut lisävoimat. Suurin osa painosta voidaan keskittää tankojen 1, 2 varaan, jolloin tankoa 15 vasten jäävä laahaava kitkavoima jää suhteellisen pieneksi.

Vähentämällä kääntövarressa 9 olevaa momenttivartta L1 varren L3 verran, saadaan arinatankojen liikettä pidennettyä, mutta samalla voiman F tarve kasvaa. Jos momenttivartta jatketaan varren L4 verran, arinatankojen liike lyhenee ja voiman F tarve vähenee. Tällä ominaisuudella on merkitystä silloin, kun halutaan tehdä pitkä arinasysteemi, jossa on useita arinaryhmiä peräkkäin ja polttoainetta siirretään arinoita pitkin koneellisesti palamisen aikana.

Kuvio 2 esittää perättäisiä arinaryhmiä, joita voidaan käyttää erikseen tai yhdessä kuvion 1 mukaisella mekanismilla.

Yhteiskäytössä on kääntövarret 9 kytketty toisiinsa yhdystan-* golla 16. Huolimatta mekaanisesta yhteenkytkennästä, voidaan jokaiselle arinaryhmälle antaa erilainen arinarautojen liike-pituus. Tämä tapahtuu muuttamalla momenttivartta L halutun pituiseksi. Tässä on se etu, että arinan alkupäähän saadaan hitaampi liike kuin loppupäähän. Näin voidaan polttoainekerros pitää tasavahvuisena palamisesta huolimatta. Arinarautojen pinta voi olla tasainen (tasoarinat) tai niissä voi olla "työntöesteitä" muodostavia portaita tai harjanteita, joiden avulla polttoainetta siirretään eteenpäin.

„ 94284

Koska tangot 1, 2, 15 ovat poikittain kattilaan nähden ja arinoiden liike tapahtuu tankojen 1, 2 avulla, voidaan arinoiden alle tuleva palamisilma jakaa kullekin arinaryhmälle erikseen. Jakaminen tapahtuu siten, että kukin arinaryhmä erotetaan toisistaan väliseinillä 17.

Jakaminen tapahtuu samalla periaatteella, jos ko. liikuttelu-mekanismia käytetään viistoarinaratkaisussa, kuten kuviossa 3 on näytetty.

Palamisilman jakamisessa on se etu, että samassa polttolaitteessa voidaan polttaa hyvin erilaisia polttoaineita, joiden koostumus ja kosteus voivat vaihdella suuresti.

Keksinnön mukainen mekanismi sopii erittäin hyvin kuvion 3 mukaiseen ratkaisuun, jossa on yhdistelmänä viistoarina ja tasoarina (tai harjamainen tasoarina). Tällöin saavutetaan seuraavat edut: - viistoarinan alle tuleva palamisilma voidaan jakaa kullekin arinalohkolle erikseen - viistoarinoiden arinarautoja voidaan liikutella - tasoarinan (tai tasoharja-arinan) arinarautoja voidaan liikuttaa viereiseen rautaan nähden eri suuntaan. Lisäksi arina-kulma on helppo säätää laskemalla tai nostamalla kannatintan-koa 18, jolloin siinä oleva nokka 18a nostaa tai laskee .! arinarautojen 20 päätä ja arinakulma muuttuu. Säätö voi tapahtua polton aikana, jolloin liikuttelumekanismiin ei tarvitse puuttua ollenkaan.

Kuvion 3 tasoarinassa on edellä selostettuun liikuttelumekanismiin tehty seuraavat muutokset. Kaikkien arinarautojen kääntö-nokat 6 ovat kiinnitetyt tankoon 1 siten, että joka toinen nokka on kiinteästi tangossa 1 kiinni ja liikkuu (kääntyy) tangon 1 mukana. Välinokkien 21 holkit ovat vain laakeroidut tankoon 1 ja välinokkia 21 liikutellaan tangon 2 avulla käyttäen hyväksi 6 94284 tankoon 2 kiinteästi kiinnitettyä vääntönokkaa 22, joka yhdys-tangon 23 avulla siirtää liikkeen välinokkaan 21. Osat 21, 22 ja 23 ovat yhdistetyt toisiinsa niveltappien avulla. Näin jälleen vierekkäiset arinaraudat 20 liikkuvat eri suuntiin kun tankoja 1, 2 käännetään vastakkaisiin suuntiin kuvion 1 yhteydessä esitetyllä mekanismilla.

Jotta arinarautoja voidaan liikutella keksinnön mukaisella mekanismilla, on arinarautoihin tehtävä kuvioissa 4-9 esitetyt kolot, joihin kääntönokkien 6 päät asettuvat. Kääntönokan 6 pää voidaan muotoilla eri tavalla käyttötarpeesta ja liikuttelu-määrästä ja käyttökohteesta riippuen. Nokan pään muotoilun avulla pidetään arinaraudat 7, 8 tai 20 toisiinsa nähden yhdensuuntaisina ja arinaraot vakioina.

Kuvion 4 mukaisessa mallissa, jota vastaava arinaraudan kolo 42 on esitetty poikkileikkauksena kuviossa 5, on suuri kuormi-tuspinta, joten se sopii tapauksiin, joissa liikuttelua tarvitaan paljon (suuret laitokset).

Kuvion 6 mukainen nokka ja kolo 43, jota vastaava poikkileikkaus on esitetty kuviossa 7, on halpa ja se sopii ratkaisuihin, joissa liikuttelumäärä on pieni (pienet laitokset). Kuvio 8 esittää ratkaisua, jossa arinaraudat on yhdistetty arinarauta-paketeiksi 25a ja 25b. Kuvion 9 tapaus eroaa kuviosta 8 siinä, '* että nokan 6 ja kolon 43^ välinen kosketuspinta on olennaisesti pienempi.

Kuvio 10 esittää tapausta, jossa arinatangot 1, 2 on laakeroitu sivuseiniin siten, että tankojen korkeusasemaa voidaan muuttaa. Laakerointi on seuraava. Polttolaitteen sivuseiniin 5 on läpivientien kohdalla kiinnitetty laipallinen ohjausholkki 28. Oh-jausholkin sisään on laitettu laakerointikappale 29. Laakeroin-tikappaleessa 29 on epäkeskeisesti kiinnitetty arinatankojen laakerointiholkki 30, jonka läpi arinatangot 1 ja 2 ohjataan.

il *M-t lii it i i « IU

7 94284

Kiertämällä laakerointikappaletta 29 voidaan arinatankojen 1, 2 korkeutta muuttaa. Muutoksen jälkeen kiinnitetään laakerointi-kappaleen 29 ja ohjausholkin 28 laipat kiinni esim. ruuviliitoksella 30a. Tämä säätömahdollisuus on tärkeä asennettaessa arinoita paikoilleen, koska näin voidaan poistaa valmistusepä-tarkkuudet ja saada tangot 1, 2 yhdensuuntaisiksi. Väliseinillä 17 voidaan kukin arinaryhmä asettaa siten, että erillisistä tuloilma-aukoista 31, 32, 33 tuleva palamisilma voidaan säätää kullekin arinaryhmälle sopivaksi.

Kuviossa 3 esitetyssä viistoarinaratkaisussa väliseinien 17 päälle kertyy arinoiden läpi pudonnutta tuhkaa. Tuhka poistetaan tuhkatilaan avaamalla luukut 40 ja kolaamalla tuhka alas. Ylätasanteelta tuhka voidaan pudottaa kuilun 41 kautta alas tuhkatilaan.

Kiinteiden polttoaineiden käytön esteenä energialähteenä on yleensä ollut polttoaineen laadun vaihtelu (palakoko, kosteus, polttoaineen sulaminen alhaisissa lämpötiloissa ym. tekijät). Polttoaineiden erilaiset ominaisuudet ovat saaneet aikaan sen, että on ollut käytettävissä hyvin monenlaisia polttolaiterat-kaisuja ja niissä olevia arinamekanismeja. Nämä tunnetut ratkaisut ovat sopineet yleensä vain tietylle polttoainelaadulle, joten polttoaineen myöhempi vaihtaminen eri laatuiseksi on .. hankalaa ja vaatii usein suuria kustannuksia.

Keksinnön mukaisella viistoarinan liikuttelusysteemillä mahdollistetaan se, että viistoarinan pinta saadaan lähes tiiviiksi, joten sen läpi ei valu tuhkaa tai hienojakoista polttoainetta (esim. sahanpuru). Näin estetään arinoiden alapuolinen palami-' * nen ja mahdollinen ylikuumeneminen.

Keksinnön mukaisella liikuttelumekanismilla mahdollistetaan viistoarinoiden arinan pinnan jakaminen pitkittäis- tai poikittaissuuntaisiin lohkoihin, joihin voidaan ohjata eri pai- β 94284 neessa tai lämpötilassa olevaa, kullekin polttoaineelle sopivaa palamisilmaa ja näin voidaan parantaa koko palamisprosessia ja hyötysuhdetta.

Keksinnön mukaisella liikuttelumekanismilla varmistetaan polt-toainekerroksen ja sen alapuolella olevan tuhkakerroksen valuminen alaspäin.

Keksinnön mukaisella liikuttelumekanismilla varmistetaan se, että polttoainekerros on tasapaksuinen arinoiden päällä, eikä palamisilma "karkaa" ilman polttoainetta olevasta kohdasta.

Keksinnön mukaisella mekanismilla saadaan viistoarina keveäksi ja hinnaltaan edulliseksi.

Keksinnön ansiosta voidaan arinarakenteessa ja sen liikuttelu-mekanismissa käyttää hinnaltaan edullisia materiaaleja.

Keksinnön mukaisessa liikuttelumekanismissa on vähän kuluvia osia.

Keksinnön mukaista liikuttelumekanismia voidaan käyttää manuaalisesti ja/tai koneellisesti jaksoittain tai jatkuvasti.

Keksinnön mukainen liikuttelumekanismi mahdollistaa sen, että • arinarautojen leveyttä, korkeutta ja pituutta voidaan muuttaa kullekin polttoaineelle parhaiten sopivaksi.

Keksinnön mukaista mekanismia käytettäessä voidaan pienivoimai-sella edestakaisella liikkeellä saattaa vierekkäiset arinarau-dat liikkumaan eri suuntiin.

Tasoarinalla tai harja-arinalla voidaan tuhkan, kuonan ja kivien poisto arinalta tehdä helposti myös arinan molemmista päistä arinarakojen lisäksi.

9 94284

Arinan päälle tuleva polttoaine-tuhkakerros saadaan liikkumaan tarvittaessa voimakkaasti ja näin voidaan estää varsinkin turpeen tuhkan sulaminen.

Keksinnön mukainen liikuttelumekanismi mahdollistaa mitä erilaisimpien arinarautamuotojen käytön sen lisäksi, että arinan leveys, pituus ja arinakulma voivat vaihdella tarpeen mukaan.

Keksinnön mukainen liikuttelumekanismi mahdollistaa arinarauta-ryhmien yhteiskäytön (kuvio 2) siten, että arinat liikkuvat joko samalla nopeudella tai kukin arinaryhmä liikkuu eri nopeudella.

Keksinnön mukaisessa liikuttelumekanismissa voidaan kuluviin pintoihin laittaa kulutusta kestävä pinnoitus, mikä voi olla tarpeen, koska perusaineena käytetään hitsattavaa normaalia terästä.

Claims (8)

10 94284

1. Kiinteän polttoaineen viisto- tai tasoarinan arinarauto- jen liikuttelumekanismi, arinaan kuuluessa joukko rinnakkaisia, pitkänomaisia arinarautoja (7, 8), joiden väliin jää raot ja joista arinaraudoista ainakin osa on liikuteltavissa ainakin pituussuunnassaan, mekanismiin kuuluessa ensimmäinen 10 akseli (1) ja toinen akseli (2), jotka ovat arinarautojen (7, 8) alapuolella niiden pituussuuntaan nähden poikittain, ja joista ulkonee kääntönokkia (6), jotka kannattavat arina-rautoja (7, 8), joiden pituussuuntainen liikuttelu tapahtuu mainittuja akseleita (1, 2) kääntämällä, tunnettu 15 siitä, että ensimmäisestä akselista (1) ulkonevat kääntöno-kat (6) osittain kannattavat ensimmäistä ryhmää arinarautoja (7) ja ovat vastaanotettuna näiden arinarautojen (7) koloihin (42, 43), että toisesta akselista (2) ulkonevat kään-tönokat (6) osittain kannattavat toista ryhmää arinarautoja 20 (8), jotka ovat lomittain ensimmäisen arinarautaryhmän kanssa ja joissa on kolot (42, 43), joihin viimeksi mainitut kääntönokat (6) ovat vastaanotettuina, että molempien arina-rautaryhmien arinarautojen (7, 8) toiset päät ovat kannatettuna ilman sivusuuntaista ohjausta kannatintangolla (15, 18) 25 tai vastaavalla ja että akselit (1, 2) ovat tartunnassa kääntö- ja käyttölaitteisiin (10-14), joilla akseleita voidaan kääntää edestakaisin vastakkaisiin suuntiin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mekanismi, t u n - 30. e t t u siitä, että arina muodostuu useasta porrastetusti peräkkäin asetetusta arinaosasta, joilla kullakin on erikseen mainittu ensimmäinen ja toinen akseli (1, 2).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen mekanismi, t u n -35 n e t t u siitä, että kääntö- ja käyttölaitteisiin (10-14) kuuluu akseleilta (1, 2) säteittäin ulkonevat kääntövivut (14) sekä näiden vipujen päihin laakeroidut yhdystangot (12), joiden toiset päät on laakeroitu kääntövarteen (9) sen kääntöakselin (11) vastakkaisille puolille. 1 1 94284

4. Patenttivaatimusten 2 ja 3 mukainen mekanismi, tunnettu siitä, että kahden tai useamman arinaosan liikut- 5 telumekanismeihin kuuluvat kääntövarret (9) ovat tartunnassa samaan käyttötankoon (16).

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen mekanismi, tunnettu siitä, että mainitun kolon (42, 43) ja 10 kääntönokan (6) pään keskinäinen muotoilu on tehty siten, että arinarauta (7, 8) ja kääntönokka (6) pääsevät kääntymään toisiinsa nähden pystytasossa rajoitetusti, mutta arinan tasossa kääntönokka estää arinaraudan merkittävän kääntymisen. 1 5

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen mekanismi, tunnettu siitä, että kannatintankoon (18) liittyy kulmansäätönokka (18a) erityisesti tasoarinan tai harjamuotoisen tasoarinan (20) kulmansäätöä varten. 20

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen mekanismi, tunnettu siitä, että tankojen tai putkien muodostamien akseleiden (1, 2) laakeriholkit (30) on kiinnitetty polttolaitteen seiniin korkeudeltaan säädettävästi. 25

8. Patenttivaatimuksen 1 tai 5 mukainen mekanismi, tunnettu siitä, että kääntönokat (6) on kiinnitetty akseleille (1, 2) holkeilla (6a), jotka on ruuveilla (6b) lukittavissa akselille (1) halutuin välimatkoin. 30 94284 I Ct