FI98407C - Menetelmä ja laite kiinteän aineen syöttämiseksi paineistettuun tilaan - Google Patents

Description

98407

Menetelmä ja laite kiinteän aineen syöttämiseksi paineistettuun tilaan 5 Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen menetelmä kiinteän polttoaineen, esimerkiksi hiilen tai turpeen, syöttämiseksi paineistettuun kattilaan, kuivaimeen tai muuhun paineistettuun tilaan.

10 Tämän keksinnön kohteena on myös patenttivaatimuksen 8 johdannon mukainen menetelmän soveltamiseen tarkoitettu laite.

Erilaiset paineistetut polttotavat ja kuivaimet ovat yleistyneet merkittävästi kiinteitä aineita käyttävässä energian 15 tuotannossa. Paineistuksen avulla päästään parempaan tehokkuuteen ja paineistus on usein edellytys nykyaikaisten energiantuotantomenetelmien toiminnalle ja taloudellisuudelle.

20 Paineistuksesta aiheutuu monia teknisiä ongelmia, jotka johtuvat siitä, että paineistetut tilat on pidettävä tiiviinä ja paineen lasku ja käsiteltävien aineiden ja reaktiotuotteiden virtaaminen ympäristöön tai prosessin muihin osiin on estettävä. Erityisen vaikeaa tämä on silloin, kun 25 prosessiin syötetään alhaisemmasta paineesta kiinteää polttoainetta. Kiinteän polttoaineen painetta ei voida nostaa kuten kaasujen tai nesteiden, joten sen syöttämiseksi pai- ·:· ne-eron yli on tehtävä erityisjärjestelyjä. Erityisen hän- • · kalasti käsiteltäviä ovat turve ja muut eloperäiset poltto- » 30 aineet kuten olki, kuorijäte ja hake, koska ne virtaavat huonosti ja niiden massa on pieni, joten niitä ei voida kuljettaa luotettavasti painovoiman avulla.

• · 1 · ; : Kiinteiden polttoaineiden käsittelyyn on kehitetty monen 35 tyyppisiä syöttimiä ja kuljettimia. Näistä brikettipuristi-met ja ruuvi- ja tulpparuuvisyöttimet sopivat vain erikoistarkoituksiin ja yleensä melko alhaisille paineille. Suh- 2 98407 teellisen helposti virtaavaa jauhemaista ainetta voidaan syöttää erilaisilla pneumaattisilla menetelmillä joissa voidaan käyttää apuna sulkukammioita ja vastaavia. Näiden heikkoutena on niiden sopivuus vain hienoksi jauhetuille 5 materiaaleille ja kuljetusväliaineen kulutus sekä sen tarvitsemat pumput, puhaltimet ja muut pneumaattiseen aineensiirtoon tarvittavat välineet, jotka lisäävät järjestelmän kustannuksia. Näistä syistä kiinteitä polttoaineita syötetään korkeaan paineeseen pääasiallisesti erilaisten lokero-10 ja sulkusyöttimien avulla.

Sulkusyöttimissä on yksi tai useampia sulkukammioita, jotka täytetään varastosäiliöstä. Syötön alussa sulkukammio käännetään varastosäiliön tyhjennysaukon kohdalle ja kammion 15 annetaan täyttyä säiliöstä virtaavalla aineella. Kammion täytyttyä se siirretään paineistetun tilan syöttöliitäntään ja tyhjennetään paineilmalla, männän avulla työntämällä tai yksinkertaisesti painovoimalla. Sulkukammio voidaan paineistaa ennen sen yhdistämistä paineenalaiseen tilaan.

20

Yhdysvaltalaisessa patentissa 4 037 736 on kuvattu sul-kusyötin, jossa on kaksi kammiota, joissa on mäntä, jolla kiintoaine syötetään öljypitoisten aineiden käsittelyssä käytettävään tislausretorttiin. Sulkukammiot on sovitettu 25 rinnakkain lineaarijohteelle ja retortin molemmilla puo-’·1 lilla on liitännät varastosäiliöön. Tällä tavoin toista k k)i ·.! kammioista voidaan tyhjentää samalla kun toinen kammio * · 1 * täyttyy ja laitteesta saadaan tehokkaampi. Tämän laitteen heikkouksina on pidettävä lineaariliikkeestä johtuvaa hi- *:1 30 dasta toimintaa ja gravitaatiosyötöstä johtuvaa syötettävän materiaalin holvaantumisvaaraa sulkukammiota täytettäessä.

,‘..t Holvaantumisherkkyys riippuu oleellisesti syötettävästä • 1 aineesta, joten tämä laite soveltunee huonosti hakkeelle ja sen tapaisille aineille.

35

Suomalaisessa kuulutusjulkaisussa 85186 on kuvattu laite, 3 98407 jossa on kaksi sulkukammiota, joista syötettävä aine työnnetään paineistettuun tilaan kammioon sijoitetun männän avulla. Kammiot on kiinnitetty runkolevyyn, jossa on kammioiden syöttöaukko ja poistoaukko. Kammioita siirretään 5 syöttöaukon ja poistoaukon välillä kiertämällä kammioita.

Laitteen erityispiirteenä on se, että sulkukammio on siirron aikana suljettuna ja samalla sen paine nostetaan kammioon syötettävän kaasun avulla paineistetun tilan paineeseen. Siirrettävä aine syötetään sulkukammioon ruuvikuljet-10 timella ja painovoimalla. Tämän laitteiston suurimpana heikkoutena on voimakas runkolevyn sekä runkolevyn ja siihen nähden kiertyvän runkokappaleen välisten tiivisteiden kuluminen. Kuluminen johtuu siitä, että täyden syöttökammi-on painetta nostetaan kammion kierron aikana. Tällöin pai-15 nevaikutus työntää runkolevyä poispäin runkokappaleesta suurella voimalla ja sulkukammiossa oleva materiaali hankaa runkolevyä vasten ja rakenteen laakeroinnit ja tiivisteet joutuvat suureen rasitukseen. Kuljetettavaa ainetta joutuu myös helposti runkokappaleen ja runkolevyn väliin, mikä 20 lisää kulumista entisestään ja kasvattaa kiertoon tarvittavaa voimaa. Kuluminen lisääntyy nopeasti, koska se kasvattaa runkolevyn ja runkokappaleen välisen tiivisteliitoksen välystä, jolloin aina enemmän kuljetettavaa ainetta saattaa päästä tiivistyspintojen väliin.

25 .:. Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan mäntätoimisen • · · · sulkusyöttimen käyttöön perustuva menetelmä, jonka avulla syöttimen kulumista voidaan vähentää ja laitteeseen kohdistuvia paineiskuja vähentää.

. 30

Ml

Keksinnön yhden edullisen suoritusmuodon mukaan syöttölait- • · · ’·* * teen suuremman paineen puolelle on sovitettu sulkuventtii- li, jolla saadaan aikaan keksinnön mukainen toiminta.

35 Keksintö perustuu siihen, että syöttökammion painetta las-ketään ennen kammion täyttämisvaihetta edeltävää painetta 4 98407 vastaavaan vaiheeseen siirtämistä.

Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaan sulkukammion paine pidetään syöttövaiheen ja korkeampaan paineeseen 5 syöttövaiheen välillä alhaisemman paineen paineessa ja nostetaan syöttövaiheeseen siirtämisen jälkeen ennen pai-neenalaiseen tilaan yhdistämistä korkeampaan paineeseen.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle 10 on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön mukaiselle laitteelle on puolestaan tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 7 tunnusmerk-15 kiosassa.

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.

Keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan vähentää huomat-20 tavasti syöttölaitteen kulumista ilman että laitteen raken teesta tulee monimutkaisempi. Kun paine siirtovaiheen aikana vastaa ympäristön painetta, laitteen kiertämiseen tarvitaan vähemmän voimaa, mikä mahdollista rakenteen keventämisen ja vähentää rasituksia. Laitteen toiminta on I'·' 25 melko nopeaa, joten syöttökammiot voidaan pitää kohtuulli-• · sen kokoisina silloinkin kun polttoainetta on syötettävä • · · · suuria määriä. Paineen nosto ja lasku voidaan tehdä syöttö-männän liikkeillä, jolloin erillisiä kaasunsyöttökanavia ei * tarvita. Tämä alentaa laitteen käyttökustannuksia. Syötti-30 men syöttöpuolelle voidaan liittää ruuvikuljetin, jolla • · · syöttökammio täytetään, jolloin kammion täyttyminen on * varmaa eikä holvaantumista ja tukkeutumista pääse tapahtu- maan kuten painovoimasyötössä. Tässä tapauksessa laite on ·. edullista sijoittaa vaakasuoraan asentoon. Laitteen kulu- 35 mistä on edelleen vähennetty voitelu- ja huuhtelunesteen avulla, voitelunesteen avulla vältetään myös kaasuvuodot 5 98407 ympäristöön. Sulkuventtiilin ansiosta painevuodot pai-neenalaisesta tilasta vähenevät.

Keksintöä selitetään seuraavassa tarkemmin oheisten piirus-5 tusten avulla.

Kuvio 1 esittää kaaviollisesti yhtä keksinnön mukaista syö-tintä.

10 Kuvio 2 esittää kuvion 1 laitteen luistiventtiiliä.

Kuviot 3a - 3d esittävät kuvion 1 mukaisen laitteen toiminnan eri vaiheita.

15 Keksinnön mukainen laite on rakennettu runkolevyn 15 ympärille. Ilmanpaineessa oleva syöttösiilo 1 on liitetty syöt-timeen runkolevyyn 15 kiinnitetyn ruuvisyöttimen 2 välityksellä ja ruuvisyöttimen 2 ulostuloaukon kohdalla runkole-vyssä 15 on syöttöaukko 16. Ruuvisyötintä 2 pyöritetään 20 moottorilla 13. Samalle puolen runkolevyä 15 on toisen aukon, poistoaukon 17, kohdalle sovitettu yhde 6 paineistettuun tilaan. Tähän yhteeseen 6 on lähelle runkolevyä 6 sovitettu luistiventtiili 5. Luistiventtiili 5 on esitetty kuviossa 2, ja tässä tapauksessa venttiili 5 koostuu sul- :·. 25 jettuun tilaan sijoitetusta lineaarisesti siirrettävästä * · luistista il, jossa on runkolevyn 15 poistoaukon kokoinen aukko 12 ja aukon 17 peittämiseen riittävän suuruinen ehjä *.*" osa 18. Luistia 11 liikutetaan hydraulisylinterillä 4 ja • · · **’ ' luistin 11 taakse jäävä suljetun tilan osa on täytetty 30 nesteellä 9. Neste on sovitettu virtaamaan venttiilissä 5 siten, että neste 9 täyttää aina luistitilan luistin 11 • · · V · asennon mukaan määräytyvän vapaan tilan. Yhteeseen 6 liit- tyy myös runkolevyn 15 ja luistiventtiilin 5 välissä pai-.···. neistus- ja paineenpoistoyhde 10.

Runkolevyn 15 vastakkaisella puolella on kaksi syöt- 35 6 98407 tösylinteriä 3. Syöttösylinterit 3 on laakeroitu pyörivästi runkolevyn 15 ja akselin 14 varaan. Syöttösylinterit 3 on sovitettu runkolevyyn 15 siten, että kun toinen sylintereistä 3 on runkolevyn 15 syöttöaukon 16 kohdalla, toinen 5 on poistoaukon 17 kohdalla. Kummassakin sylinterissä 3 on syöttömäntä 7, jota voidaan liikuttaa kummankin sylinterin 3 kanssa samalle pituussuuntaiselle akselille sovitetulla hydraulisylinterillä 4 edestakaisin sylinterissä 3. Hyd-raulisylinterit 4 on sovittu rakenteeseen akselilla 14.

10 Syöttösylinterien 3 syöttömäntien 7 taakse männänvarsien puolelle jäävä tila on täytetty nesteellä 9, ja nämä tilat on yhdistetty yhdysputkella 8.

Laitteen toimintaa on kuvattu vaiheittain kuvioissa 3a -15 3d. Näissä kuvioissa männät 7 on merkitty selvyyden vuoksi kirjaimilla A ja B. Ensimmäisessä vaiheessa mäntä B on poistoaukon 17 kohdalla ja sen syöttösylinteri 3 on täynnä syötettävää ainetta. Tässä vaiheessa B-männän ja luisti-venttiilin 5 välinen tila paineistetaan paineistusyhteen 10 20 kautta syötettävällä kaasulla tai vaihtoehtoisesti työntämällä mäntää B eteenpäin, jolloin männän ja luistiventtii-lin välinen tila pienenee ja paine nousee. Tällöin A-mäntä liikkuu taaksepäin ja ruuvisyötin 2 täyttää sen syöt-tösylinteriä 3. Paineistuksen jälkeen luistiventtiili 5 25 avataan ja syötettävä aine painetaan paineistettuun tilaan työntämällä B-mäntää eteenpäin. Samanaikaisesti A-mäntä *'*; liikkuu taaksepäin ja ruuvisyötin 2 täyttää sen syöt-

• · I

*;;; tösylinterin 3. Syöttömäntien A, B liike on helppo synk- • · · '·’ ‘ ronoida synkronoimalla niitä liikuttavien hydraulisylinte- 30 rien 4 toiminta. Paineistuskaasu voidaan valita hyvin va-päästi, mutta ainakin inertit kaasut ja kaasuseokset ja • · 9 V · vesihöyry sopivat hyvin käytettäviksi paineväliaineina.

Toisessa vaiheessa B-mäntä on syöttänyt materiaalin pai-35 neistettuun tilaan ja ruuvisyötin 2 on täyttänyt A-männän sylinterin 3. Luistiventtiili 5 suljetaan. Venttiilin 5 7 98407 sulkemisen jälkeen alkaa kolmas vaihe, jossa ensin alennetaan B-männän sylinterin painetta siirtoliikettä varten.

Paineen alennus voidaan tehdä siirtämällä B-mäntää hieman taaksepäin, jolloin tilavuus männän ja venttiilin 5 välissä 5 kasvaa ja paine alenee. Koska paineenalainen tilavuus on pieni, hyvin lyhyt männän liike riittää alentamaan paineen seuraavassa vaiheessa tapahtuvaa siirtoliikettä varten. B-männän liikettä vastaava liike A-männässä ei puolestaan aiheuta juurikaan paineen nousua, koska tilavuus A-männän 10 sylinterissä on huomattavasti suurempi. Mäntien siirtämisen sijasta paineen alennus voidaan tehdä paineenpoistoyhteyden 10 kautta, jolloin paineen alennus tehdään samassa vaiheessa kuin mäntiä liikuttamallakin. Paineen alennuksen jälkeen syöttösylintereitä 4 hydraulisylinterineen 4 kierre-15 tään akselin 14 ympäri 180° ja työkierto voidaan aloittaa alusta.

Laitteen kulumisen vähentämiseksi ja laitteen tiivistämiseksi luistiventtiilissä 5 ja syöttösylinterissä 3 käyte-20 tään voitelu- ja huuhtelunestettä 9. Tämä neste voitelee laitteen liikkuvia osia ja kerää mahdolliset tiivisteiden kautta päässeet syötettävän aineen osaset itseensä, jolloin niiden kuluttava vaikutus vähenee huomattavasti. Voitelu-nestettä voidaan suodattaa käytön aikana, jolloin siihen 25 kertyneet epäpuhtaudet poistuvat. Nesteen paine voidaan tjt pitää ympäristön painetta korkeampana, jolloin kiinteää "V ainetta ei periaatteessa pääse tunkeutumaan nesteellä täy- f t tettyyn tilaan. Voitelu- ja huuhtelunesteenä voidaan edul-

i * I

*·' * lisesti käyttää vettä, minkä joutuminen syötettävän aineen 30 yhteyteen ei yleensä ole haitallista. Luonnollisesti muut-kin voiteluaineet sopivat käytettäviksi.

, 9 » I I « 9 t 9 *

Edellä esitettyjen lisäksi tällä keksinnöllä on muitakin suoritusmuotoja. Kahden syöttösylinterin asemasta voidaan 35 käyttää useampiakin sylintereitä. Jos sylinteritä on useampia, parilliset lukumäärät ovat parittomia edullisempia, 8 98407 koska parillisilla lukumäärillä hydraulinesteen ja voitelu-nesteen virtaukset on helpompi järjestää. Periaatteessa menetelmää voidaan soveltaa yksisylinterisiin syöttimiin-kin, mutta tällöin laitteen rakenteesta ei tule juurikaan 5 yksinkertaisempi ja sen tehokkuus kärsii. Luistiventtiili voi olla lineaariluistin sijasta esimerkiksi kaarevalla radalla siirrettävä luisti taikka ympyrän muotoinen pyöritettävä luisti, jossa on yksi tai useampia reikiä. Ruu-visyötin ei ole välttämätön, vaan materiaalin syöttö syöt-10 tösylintereihin voidaan toteuttaa painovoimalla tai jollain sopivalla pakkosyöttimellä.

* 1 1 • · φ • · • · • « · ι··ι • · · «

Ml • · · • · « « « • · · · • · · • · ·

Claims (12)

1. Menetelmä kiinteän aineen syöttämiseksi paineenalaiseen tilaan syöttimellä, joka käsittää: 5 - runkolevyn (15), jossa on ainakin yksi syöttö-aukko (16) ja poistoaukko (17), - ainakin yhden syöttösylinterin (3), jossa on 10 mäntä (7) sylinterin (3) tilavuuden muuttamiseksi, ja - elimet syöttösylinterin (3) kiertämiseksi syöt-töaukolta (16) poistoaukolle (17) ja päinvastoin, 15 jossa menetelmässä - syötettävää ainetta syötetään syöttöaukon (16) kautta syöttökammioon (3), 20 - syöttökammio (3) siirretään kiertoliikkeellä poistoaukon (17) kohdalle, ja - syötettävää ainetta työnnetään syöttösylinterin 25 (3) männällä (7) paineenalaiseen tilaan, • · · · tunnettu siitä, että • · · • · · • · « - yhteys poistoaukon (17) kautta paineenalaiseen : 30 tilaan pidetään sulkuelimellä (5) suljettuna syöt- • · · · tökammion (3) siirron aikana, jolloin syötin on paineeton, ja • · · - kun syöttökammion (3) männän (7) syöttöliike on 35 pysäytetty, yhteys poistoaukon (17) kautta pai neenalaiseen tilaan suljetaan ja syöttökammion 10 98407 painetta alennetaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-5 t u siitä, että syöttökammion (3) painetta nostetaan kiertoliikkeen jälkeen ja ennen aineen syöttämistä pai-neenalaiseen tilaan, ja yhteys paineenalaiseen tilaan avataan paineen noston jälkeen.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnet- t u siitä, että syöttösylinterin (3) painetta nostetaan siirtämällä sen mäntää (7) runkolevyä (15) kohti.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnet-15 t u siitä, että syöttösylinterin (3) painetta nostetaan johtamalla sinne paineväliainetta, esimerkiksi kaasua.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että syöttösylinterin (3) 20 painetta lasketaan siirtämällä sen mäntää (7) runkolevystä (15) poispäin.

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että syöttösylinterin (3) . 25 painetta alennetaan poistamalla sieltä paineväliainetta, **’* esimerkiksi kaasua.

♦ *« ··»· • · · • · · *·* * 7. Laite kiinteän aineen syöttämiseksi paineenalaiseen ti laan, joka laite käsittää: 30 : - runkolevyn (15), jossa on ainakin yksi syöttö- .···. aukko (16) ja poistoaukko (17), • · · - ainakin yhden syöttösylinterin (3), jossa on : 35 mäntä (7) sylinterin (3) tilavuuden muuttamiseksi, '· · ja li 11 98407 - elimet syöttösylinterin (3) kiertämiseksi syöt-töaukolta (16) poistoaukolle (17) ja päinvastoin, tunnettu 5 - sulkuelimestä (5), jolla voidaan sulkea ja avata yhteys poistoaukon (17) kautta paineenalaiseen tilaan.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että syöttösylintereitä (3) on kaksi ja ne on sovitettu runkolevyn (15) yhteyteen siten, että kun toinen sylintereistä (3) on syöttöaukon (16) kohdalla, niin toinen on vastaavasti poistoaukon (17) kohdalla. 15

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että sulkuelin on luistiventtiili (5), jonka luistitilan luistin (11) kulloisenkin asennon mukaan määräytyvä vapaa tila on täytetty nesteellä (9). 20

9 98407

10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että syöttösylinterien (3) mäntien (7) männänvarsien puolelle jäävä tila on täytetty nesteellä (9) ja nestetilat on yhdistetty ainakin yhdellä putkella (8), 25 jolloin neste pääsee virtaamaan putken kautta nestetilasta ···· toiseen mäntien (7) liikkeiden mukaan.

• · · · • · · * 11. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen laite, tunnettu siitä, että neste on ympäristön painetta : 30 suuremmassa paineessa. • · · - · · · • · · y..'

12. Jonkin patenttivaatimuksista 9-11 mukainen laite, • · · tunnettu siitä, että neste on vettä. 5 12 98407