FI95504C - Menetelmä ja laitteisto paineen tasaamiseksi mäntäsyöttimessä - Google Patents

Description

95504 MENETELMÄ JA LAITTEISTO PAINEEN TASAAMISEKSI MÄNTÄSYÖTTIMESSÄ

Keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaiseen menetelmään ja patenttivaatimuksen 4 johdanto-osan mukaiseen laitteistoon paineen tasaamiseksi syötettäessä materiaa-5 lia paineistettuun tilaan mäntäsyöttimellä.

Patenttijulkaisusta FI 92250 tunnetaan menetelmä ja laitteisto materiaalin syöttämiseksi paineistettuun tilaan. Tässä tunnetussa ratkaisussa käytetään kahta sisäkkäistä mäntää, jolloin syötettävä materiaali ensin viedään mäntäsylinteriin 10 syöttöaukosta, joka suljetaan viemällä ulkomäntä ala-asentoon mäntäsylinterissä. Tämän jälkeen ulomman männän sisällä liikutettavalla sisämännällä siirretään materiaali paineistettuun tilaan. Paineistettuun tilaan johtava luukku avataan syöttöau-kon sulkeuduttua ja paine sekä kaasukoostumus sylinterissä 15 pidetään erillisillä paine- ja kaasulähteillä mahdollisimman samansuuruisena kuin paineistetussa tilassa.

Edellä kuvatussa painesyöttimessä paine saadaan pysymään riittävän korkeana syöttimen eri toimintavaiheissa. Sen sijaan painettaessa männällä materiaali paineistettuun tilaan tila-20 vuus pienenee aiheuttaen paineen kohoamisen. Eräissä käyttösovellutuksissa, kuten syötettäessä polttoainetta paineistetussa tilassa tapahtuvaa polttoa varten, on kuitenkin erittäin tärkeää, ettei painevaihteluita tapahdu myöskään ylöspäin. Toisaalta sisämännän siirtämiseen tarvittava energia on suuri 25 johtuen paineen kasvamisesta. Tämä on toteutettu paineakuilla, jotka nostavat laitteen hintaa.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa tunnetussa tekniikassa olevia puutteellisuuksia ja luoda uusi ratkaisu, joka kaikissa toimintavaiheissa täyttää käytön asettamat 30 vaatimukset. Tämän aikaansaamiseksi keksinnön mukainen menetelmä tunnetaan patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosan ominaispiirteistä ja keksinnön mukainen laitteisto tunnetaan patenttivaatimuksen 4 tunnusmerkkiosan ominaispiirteistä. Kek-• sinnön edullisien sovellutusmuotojen ominaispiirteitä on 35 määritelty epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa.

95504 2

Keksinnön mukaisella ratkaisulla varmistetaan painevaihteluiden pysyminen sallituissa rajoissa, kun materiaalia syötetään nopealla syöttömännän liikkeellä paineistettuun tilaan. Materiaalin syötössä tarvittava mäntäsyöttimen vaatima energia 5 saadaan edullisesti paineisesta tilasta. Varsinaisesti tarvitsee voittaa vain mäntien liikekitkojen aiheuttama vastus. Laitteiston ulkopuolisista energialähteistä ottama teho eri toimintavaiheiden aikana ei vaihtele äkillisesti. Energiantarve on pienempi eikä tarvita paineakkuja tuottamaan mäntäsyöt-10 timen suurta huipputehoa.

Kaasuttimen ja painesäiliön väliset paine-erot materiaalin syötön ja prosessin eri vaiheissa saadaan minimoitua. Korkeapaineisissa polttolaitoksissa käytetään kaasuna typpeä. Keksinnön mukaisella ratkaisulla vähennetään merkittävästi typen 15 hävikkiä. Toisaalta hallitsemalla paine-ero estetään polt-tokaasujen karkaaminen kaasuttimesta takaisin syöttötilaan.

Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisesti sen erään suoritusmuodon avulla viitaten piirustuksiin, joissa - kuvio 1 esittää keksintöä hyödyntävää mäntäsyötintä, 20 - kuvio 2 esittää keksinnön mukaista tasausmäntää ja - kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen ratkaisun eri toimintavaiheita.

Kuviossa 1 on kuvattu mäntäsyötin materiaalin syöttämiseksi paineistettuun tilaan. Laitteisto vastaa materiaalin syötön 25 osalta olennaisesti patenttijulkaisussa FI 92250 kuvattua laitteistoa. Laitteistolla syötetään kiinteää polttoainetta paineistettuun siiloon 1, kun polttoaine tuodaan syöttöputkel-la laitteistossa olevaan yhteeseen 30. Kiintoaineen syöttö-laitteiston rungon muodostaa sylinteri 8, jonka seinämään on 30 yhteen 30 kohdalle muodostettu aukko 28 kiinteän aineen syöttämiseksi laitteistoon. Sylinteri 8 on varustettu kannella 31, joka on kiinnitetty sylinterin laipoitettuun yläreunaan. Sylinterin alareunaan on muodostettu laippa 32, johon on • kiinnitetty sylinterin alapuolella oleva syöttökammion 12 3 95504 laippa 33. Laippojen 32 ja 33 väliin on sovitettu välikappale 34 ja välikappaleen sisäpinnalle tiiviste 40.

Mäntää 9 liikutetaan sylinterissä 8 kanteen 31 tuetulla hydraulisella käyttölaitteella 35. Männän ollessa taka-asennos-5 saan sen etureuna on aukon 28 yläreunan tasalla siten, että aukko on avoin ja männän ollessa etuasennossaan sen etureuna on sovitettu tukeutumaan sylinterin 8 ja syöttökammion 12 väliseen tiivisteeseen 40, jolloin syöttökammio 12 tulee sylinterin 8 puoleiselta sivultaan tiiviisti suljetuksi. Samal-10 la mäntä sulkee aukon 28 sylinterin 8 seinämässä. Mäntä 9 käsittää ulkomännän 10 sekä sisämännän 11, joka on liikuteltavissa ulkomännän 10 suhteen. Sisämäntä on taka-asennossaan ulkomännän sisällä ja sen liikerata ulottuu etuasennossaan syöttökammion 12 pohjaan asti. Sisämäntää liikutetaan hydrau-15 lisella sisämännän käyttölaitteella 36, joka on johdon 56 ja säätölaitteiden kautta yhteydessä painesylinteriin 50, josta sisämäntä saa käyttö-energiansa jäljempänä kuvattavalla tavalla. Sisämännän 11 ja ulkomännän 10 väliin on sovitettu tii-visterenkaat 37 mäntien välisen kosketuspinnan tiivistämisek-20 si. Tiivisterenkaat voivat olla teflon-päällysteisiä teräsren-kaita ja niitä varten ulkomännässä on vastaavat urat.

Syöttökammion 12 alareunaan on saranatapin 38 varassa kääntyväksi asennettu paineluukku 13, joka muodostaa syöttökammion 12 ja siiloon 1 johtavan tilan 39 välisen sulkulaitteen. Tila 25 39 on rajattu seinämällä 42, jonka alaosassa olevaan laippaan 44 on kiinnitetty paineisen siilon 1 laippa 46. Materiaalin syöttö siiloon 1 on kuvattu jäljempänä vaiheittain kuvion 3 yhteydessä.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti siiloon 1 on liitetty 30 putken 48 välityksellä painesylinteri 50, jonka sisällä on painemäntä 52. Kuten seuraavassa kuvion 2 yhteydessä tarkemmin kuvataan, painemäntä 52 on osa hydraulikoneistoa 54, joka on edelleen energian välityseliminä toimivien hydraulisylinterin 66, venttiilikoneiston 72 ja hydrauliputkiston 56 kautta 35 yhdistetty mäntäsyöttimen sisämännän 11 käyttökoneistoon.

95504 4

Hydraulikoneisto 54 koostuu painesylinteristä 50, jonka sisälle on sovitettu painemäntä 52, joka on tiivistetty sylinterin 50 sisäseinämiä vasten mäntään asetettujen tiivisteiden 58 avulla. Painesylinteri 50 on kiinnitetty alalaipoistaan 60 5 välikappaleeseen 62, joka on edelleen kiinnitetty siiloon 1 johtavaan putkeen 48. Välikappaleen alaosaan on asennettu suodatin 63, jolla estetään kiintoaineen siirtyminen paineistetusta siilosta painesylinteriin. Suodatin voi olla myös jossain kohtaa putkea 48. Painesylinterin ylälaippa 64 on 10 kiinnitetty sen päälle asetetun hydraulisylinterin 66 pohjale-vyyn 68. Hydraulisylinterin sisälle on sovitettu hydraulimäntä (ei kuvattu), joka on kiinteästi yhdistetty painemännän 52 varteen 70, joka ulottuu pohjalevyn 68 läpi. Hydraulisylinterin päällä on venttiilikoneisto 72 hydraulinesteen ohjaamisek-15 si laitteiston eri toimintavaiheiden vaatimalla tavalla. Venttiilikoneisto on yhdistetty putkella 74 hydraulisylinterin alaosaan hydraulimännän alapuolelle. Venttiilikoneistosta lähtee myös putki 56 painesyöttimen sisämännän käyttökoneis-toon kuten edellä todettiin. Venttiilikoneistoon kuuluu edel-20 leen hydraulipumput, joilla pumpataan hydraulineste seuraavas-sa kuvatulla tavalla hydraulijärjestelmän eri osiin. Hydraulisylinterin pöhjalevyyn on muodostettu aukko 76, johon sovitetaan männän asentoa ilmaisevaa osoitin 78.

Keksinnön mukaisen menetelmän eri toimintavaiheita kuvataan 25 seuraavassa kuvioiden 3a)- g) avulla. Tässä suoritusesimer- • · kissä yhden täyden työjakson eli syklin kesto on noin 30 sekuntia.

Kuvion 3 a) mukaisessa vaiheessa ulompi mäntä 10 on vedettynä taka-asentoon ja paineluukku 13 on kiinni. Paineluukun ·; 30 13 yläpuolella on atmosfäärinen paine ja alapuolella esim.

30 barin paine. Kiintoaineannos 80 syötetään syöttöyhteen kautta paineluukun päälle. Painemäntä 52 on suunnilleen puolivälissä painesylinteriä 50 ja sitä ollaan siirtämässä kohti painesylinterin pohjaa pumppaamalla hydraulinestettä 35 venttiilikoneistolla putken 74 kautta hydraulimännän alapuo lelta hydraulimännän yläpuolelle.

5 95504

Ulompi mäntä 10 työnnetään etuasentoon kohti painetilaa siten, että sen etureuna kohtaa sylinterin ja syöttökammion rajapinnassa olevan tiivistepinnan (kuvio 3 b) . Sisämäntä 11 on tässä vaiheessa ulkomännän 10 sisällä. Kiintoaine 80 jää 5 eristettyyn tilaan, jonka paine tasataan paineluukun 13 alapuolella olevan tilan kanssa, joka on yhteydessä paineiseen syöttösiiloon. Tämä tapahtuu syöttämällä tähän tilaan samanpaineista kaasua kuin syöttösiilossa. Lopullinen pai-neentasaus tapahtuu avaamalla ko. tilat yhdistävässä put-10 kessa oleva venttiili (ei esitetty). Samalla painemäntä 52 on lähes ala-asennossaan, jonka se saavuttaa, ennen kuin paineluukku 13 avataan (kuvio 3 c).

Syklin tässä vaiheessa ohjataan venttiilikoneistoa niin, että siilon paine, joka vaikuttaa putken 48 kautta painemän-15 nän alapintaan, johdetaan venttiilikoneiston 72 ohjaamana hydraulikoneiston 66 ja -putkiston 56 kautta vaikuttamaan ja siirtämään painesyöttimen sisämäntää. Tällöin painemäntä 52 siirtyy yläasentoonsa ja painesyöttimen sisempi mäntä 11 työntyy etuasentoon kohti paineistettua tilaa (kuvio 3 d), 20 jolloin kiintoaineannos 80 siirtyy luukun toiselle puolelle olevaan tilaan. Koska paineistetun tilan tilavuus säilyy vakiona tässä ajallisesti suhteellisen lyhyessä vaiheessa, ei mäntien siirtokoneistojen tarvitse kehittää muuta kuin sisämännän ja painemännän liikekitkojen voittamiseen tarvit-25 tava voima.

• ·

Materiaalin syötön jälkeen paineluukku 13 (kuvio 3 e) suljetaan ja painesyöttimen sisämäntä 11 vedetään taka-asentoon (kuvio 3 f) ja painesylinterin painemäntää aletaan siirtää ala-asentoon venttiilikoneistolla. Lopuksi ulkomäntä 10 li 30 vedetään taka-asentoonsa seuraavan kiintoaineannoksen syöt töä varten ja painemäntää siirretään ala-asentoonsa (kuvio 3 g) . Sen jälkeen alkaa uusi sykli kuten edellä on kuvattu.

Menetelmässä uiko- ja sisämäntiä sekä paineluukkua ja paine-mäntää ja venttiilejä ohjataan keskenään tahdistetusti, jol-35 loin paineluukku voi olla auki vain, kun syöttökammio on paineistettu ja ulkomäntä on tiiviisti syöttökammion yläreu- 95504 6 nassa sulkien painetilan. Mäntien käyttölaitteet ja paineluu-kun käyttömekanismi (ei esitetty) on edullisesti kytketty toisiinsa. Tämä voidaan toteuttaa useilla vaihtoehtoisilla tavoilla.

5 Keksintöä on edellä kuvattu esittämällä sen eräs suoritusmuoto. Esitystä ei ole kuitenkaan katsottava patentin suojapiiriä rajoittavaksi, vaan se voi vaihdella seuraavien patenttivaatimusten sallimissa rajoissa.

II m I iilI I T ¥»

Claims (6)

7 95504

1. Menetelmä paineen tasaamiseksi syötettäessä mäntäsyöttimel-lä (10,11) materiaalia paineistettuun tilaan (1), jossa menetelmässä mäntäsyöttimen sylinteritilaan (8) viedään materiaa- 5 li, sylinteritila (8) suljetaan ja paineistetaan, ja mäntäsyöttimen männällä (11) siirretään materiaali paineistettuun tilaan (1), tunnettu siitä, että paineistettuun tilaan (1) yhdistettyyn toiseen sylinteriin (50) sovitettu painemäntä (52) saatetaan liikkumaan samanaikaisesti mäntäsyöttimen 10 männän (11) kanssa siten, että paineistetun tilan (1) paine säilyy olennaisesti muuttumattomana ja että painemännän (52) liike-energialla käytetään mäntäsyöttimen mäntää (11).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että painemännän (52) liike-energia johdetaan painemännästä 15 energianvälityselinten (66,72,56) kautta mäntäsyöttimen männän (11) käyttölaitteille.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että painemäntä (52) palautetaan takaisin peräkkäisten materiaalin syöttövaiheiden välisinä aikoina.

4. Laitteisto materiaalin syöttämiseksi paineistettuun tilaan (1), johon laitteistoon kuuluu mäntäsyötin (8,10,11), jonka . sylinteritilasta (12) materiaali on siirrettävissä mäntäsyöt- > · · timen syöttömännällä (11) paineistettuun tilaan (1), tunnettu siitä, että paineistettuun tilaan (1) on yhdistetty painesy-25 linteri (50), jonka painemäntä (52) on yhteydessä paineistettuun tilaan (1) ja painemäntä (52) on energianvälityselimien (66,72,56) kautta yhteydessä syöttömäntään (11), joka on ·: liikutettavissa paineistetun tilan (1) painemäntään (52) vai- • · kuttamalla voimalla. 1

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että energian välityselimet (56,66,72) muodostuvat hydraulisy-linteristä (66), venttiililaitteistosta (72) ja hydrauliput-kistosta (56). 8 95504

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että hydraulisylinterin (66) rinnalla on ohitusputki (74) , jonka kautta hydraulisylinterissä (66) oleva neste on johdettavissa hydraulimännän eripuolille laitteiston toimintavaihei-5 den mukaan. * · • · • · I Sä:£ Silli i ! t St 9 95504