SE512517C2 - Tillförseldon för en fluid till en förbränningskammare - Google Patents

Description

W .y m. .

Ill I ÉIH I Ill 1 “i :rm 1 512 517 2 Ett tillförseldon av här aktuellt slag måste kunna arbeta till- förlitligt under lång tid i en krävande miljö, där inte minst det i förbränningskammaren införda röret utsättes för stora påkänningar till följd av den höga temperaturen och den korro- siva miljön. De temperaturförändringar som uppkommer då röret utdrages för rengöring, vilket normalt sker 3-6 gånger per dygn måste även beaktas.

Livslängden för en värmeanläggning är väsentligt större än för ett tillförseldon av här aktuellt slag vilket ger upphov till problemet hur tillförseldonet skall utföras för att på bästa sätt möta föreliggande krav på service och underhåll av detta.

Ett annat problem har samband med att nya resp. på marknaden befintliga förbränningsanläggningars dimensioner varierar inom vida gränser vilket gör att längden av det förskjutbara röret måste kunna varieras i motsvarighet härtill. Detta skapar i sin tur problem hur tillförseldonet som helhet skall utformas för att.möta de olika krav som ställes på detta.

Uppfinningens ändamål Ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma ett tillförsel- don av angivet slag som möjliggör enkel service och utbyte då så kräves.

Ett annat ändamål är att åstadkomma ett tillförseldon som kan enkelt anpassas till olika förekommande dimensioner hos anlägg- ningens förbränningskammare, som effektivt skyddar vitala delar av donet från inverkan av förbränningskammarens höga temperatur och korroderande miljö och effektivt tillförsäkrar donets av- sedda funktion genom att möjliggöra noggrann rengöring av röret i samband med dess axiella förskjutningsrörelser.

Kortfattad redogörelse för uppfinningen Dessa och andra ändamål uppfylles av ett tillförseldon enligt uppfinningen som är av ovan angivet slag och uppvisar i kravs 1 kännetecknande del angivna kännetecken. 512 517 3 Donets uppbyggnad som en modulenhet underlättar dess tillverk- ning och gör det enkelt anpassningsbart till den aktuella för- bränningskammarens dimensioner. Därjämte underlättas service och utbyte av ingående komponenter, varjämte utbyte av donet som helhet med jämna mellanrum innebär ett ekonomiskt fördel- aktigt alternativ, eftersom dyrbara driftsstörningar hos anläggningen som helhet därigenom kan så gott som fullständigt undvikas.

Ett tätningsorgan av angivet slag innefattande rörliga delar och påverkat av ett drivorgan förhindrar också att korroderande och miljöstörande gaser från förbränningskammaren tränger ut i det utrymme utanför denna där donet är beläget.

Enligt en föredragen utföringsform innefattar det vid tillför- seldonets inre ände befintliga tätníngsorganet som delar av en cirkelring utformade element vilka är vridbart anordnade på en hålet i förbränningskammarens vägg omgivande anslutningsfläns.

Det ringformade tätningsorganets delar kommer därvid att likt en irisbländare röra sig in mot röret för ingrepp med och rörelse ut från röret för att frige detta.

I praktiken föredrages att modulenheten innefattar en röret om- givande stativdel av i krav 3 angivet slag.

Denna uppbyggnad av modulenheten möjliggör enkel anpassning till önskade längder såväl av stativdelen som de organ som användes för rörets förskjutning.

För att underlätta förskjutningen kan stativdelen uppvisa en utmed denna förlöpande styrning för en vagn som direkt eller via länkorgan uppbär röret i området för dess yttre ände.

Det föreligger även en alternativ möjlighet att via röret till- föra en annan fluid än luft, t.ex. en brännbar fluid såsom naturgas eller gasol, till förbränningskammaren. För att und- vika de risker som är förknippade med sådan tillförsel av ett brännbart ämne föreslår en motsvarande utföringsform av upp- ï HM M Iimlllll HH Huiwvwxllll ||u| nu nu hmm u x um u UWWWHIU |lWMWHM|HH\MWH wfllwíllw Wmn\\|\M\nmwmm\mnm 512 517 4 finningen att modulenheten uppbär en extra ventil för den till- förda brännbara fluiden så inrättad att vid en förskjutnings- rörelse för röret ut ur förbränningskammaren förslutes omedel- bart ventilen, så att tillförseln av brännbar fluid avstänges.

En alternativ möjlighet kan vara att då ventilen är öppen omöjliggöres utåtriktad axiell förskjutning av röret.

Ytterligare kännetecken för och fördelar hos uppfinningen kommer att framgå av nedanstående beskrivning av en utförings- form av denna. Beskrivningen sker i anslutning till bifogade ritningar.

Kortfattad redogörelse för ritninqsfigurerna Fig. 1 är en perspektivvy som i genomskärning visar förbrän- ningskammaren till en värmealstrande anläggning såsom en sop- förbränningsugn försedd med ett tillförseldon enligt uppfin- ningen för tillförsel av luft, vilket don befinner sig i aktivt läge.

Fig. 2 är en perspektivvy av några väsentliga komponenter till tillförseldonet enligt fig. 1.

Fig. 3 är en med bortskurna delar försedd perspektivvy av det med en yttermantel och kylrör försedda fluidumröret till till- förseldonet enligt fig. 1 och 2.

Fig. 4 är en sidovy som visar den yttre änden av fluidumröret jämte upphängningsarrangemang och anslutningar för fluiden och ett kylmedel.

Fig. 5 är en detaljvy i form av ett snitt genom en del av för- bränningsanläggningens vägg och det i tillförseldonets ände befintliga huset som upptar rengöringsdonen för röret.

Fig. 6 är ett vertikalt snitt genom tillförseldonets med en flänsanslutning försedda inre ände med tillhörande tätnings- arrangemang i öppet läge. 512 517 5 Fig. 7 är en mot fig. 6 svarande vy med tätningsarrangemanget i slutet läge.

Fig. 8 är en detaljvy av en med en automatisk förslutnings- anordning försedd ventil för tillförsel av en brännbar fluid till förbränningskammaren.

Fig. 9 är ett vertikalt snitt genom röret utvisande tre gängade hål med olika vinkelavstånd i detta.

Fig. 10A-10C, slutligen, visar tre olika typer av pluggar som kan inskruvas i de gängade hålen i fig. 9.

Beskrivning av föredragna utföringsformer I fig. 1 betecknar siffran 2 en förbränningsanläggning i form av en ugn för förbränning av fasta bränslen med en nedre rost (icke visad) och en övre förbränningskammare 3.

Bränslet kan tillföras intermittent eller kontinuerligt och förbränningsluft inblåses i form av primärluft underifrån och upp genom rosten vilket genererar förbränningsgaser till för- bränningskammaren 3.

Sekundärluft tillföres via ett antal tillförseldon enligt före- liggande uppfinning av vilka ett, betecknat med siffran 1, visas i fig. 1. Tillförseldonet uppvisar ett axiellt förskjut- bart rör 5 som ingår i förbränningskammaren 3 genom en öppning i ugnens 2 vägg. Tillförseldonen 1 tillför sekundärluft i syfte att slutförbränna bildade reaktionsprodukter i form av gas och fasta partiklar i förbränningskammaren 3.

En del av partiklarna avsätter sig på förbränningskammarens 3 insida som är beklädd med vatten- eller ångtuber 4 med en utan- förliggande isolering. Stoftpartiklar avsättes även på tillför- selrören 5, varvid hålen 5e för sekundärluftens tillförsel kan helt eller delvis sättas igen, vilket därigenom negativt på- verkar sekundärlufttillförseln. Detta gör att förbränningen blir ofullständig med ytterligare problem av angivet slag som följd.

WH! \ H M HI í I H.

JN! = M !iuw 512 517 6 Vid en anläggning av här aktuellt slag är tillförselrören 5 för fluidum, t.ex. sekundärluft, anordnade under bildning av ett ridåsystem innefattande ett antal parallella sådana rör 5 på en eller flera nivåer i förbränningskammaren 3. Rören 5 är för- sedda med munstycksformade öppningar Se utmed rörens hela mantelyta. Öppningarna Se kan ha lika delning och flera rader med öppningar med olika vinkelavstånd, vilka öppningar kan vara försedda med pluggar som eventuellt tjänstgör som dysor, kan vara anordnade utmed rören på sätt som nedan beskrives närmare i anslutning till fig. 9 och 10.

Ett fluidum, t.ex. sekundärluft av högt tryck, tillföres via en fläkt (icke visad) ansluten till en samlingslåda 6 från vilken utgår flexibla slangar 7 som medelst snabbkopplingar är anslut- na till rörens 5 ändflänsar 5b.

I beroende av aktuellt förbränningsförlopp införes rören 5 i och utdrages i axiell led ur kammaren 3 med längre eller kortare tidsintervall, exempelvis 3-6 gånger per dygn. På detta sätt kan förbränningsförloppets emissionsnivå hållas optimal.

Det i fig. 1 visade tillförseldonet 1 skall nu beskrivas närmare med hänvisning till denna och övriga ritningsfigurer.

Tillförseldonet 1 består sålunda av en långsträckt modulenhet som är utbytbart applicerbar på förbränningsanläggningens 2 vägg 2a i området för ett för röret 5 upptaget hål i denna.

Modulenheten är uppbyggd kring en stativdel 10 med i det närmaste kvadratisk sektion som i ena änden uppvisar ett ren- göringsdon i form av som borstar tjänande stålpinnar 8 och dessas drivanordning som nedan skall beskrivas i anslutning till fig. 5 omgivande hus 11 vilket hus är försett med en hålet i väggen 2a omgivande anslutningsfläns lla.

Stativdelen 10 har vidare en utmed denna förlöpande övre styr- ning 12 för en vagn 13 som via länkar 14, 15 och en röret 5 om- givande bygel 16 uppbär röret 5 i området för dess yttre ände.

Röret är därvid såsom ovan angivits omvridbart uppburet, så att riktningen av utgående fluidströmmar kan inställas optimalt. 512 517 7 Drivanordningen för röret består av en vid stativdelens 10 inre ände anordnad elmotor 20 som via en kedja 21 roterar en axel 22 vilken uppbär ett kedjehjul 23. Ytterligare ett kedjehjul 25 är lagrat på en axel 26 vid stativdelens 10 andra ände. Över kedjehjulen 23, 25 löper en kedja 24 som via ett förbindelse- element 27 står i förbindelse med länkarmen 15, dvs så att röret S förskjutes i endera riktningen i beroende av elmotorns 20 rotationsriktning.

Den i området för stativdelens 10 tak anordnade styrningen 12 uppvisar nedre omvinklade skänklar som bildar en nedåtriktad öppning i vilken den T-formade vagnens 13 nedåtriktade centrala del 13a utskjuter. Vagnen 13 kan glida på den såsom styrning tjänstgörande balken eller uppvisa hjul eller rullar för att underlätta rörelsen.

Såsom framgår av fig. 3 består röret S av en med dysor eller munstycksöppningar Se försedd yttermantel Sa samt ett inre rör Sb vilket i sin yttre ände har en anslutningsfläns Sk för en koppling 7a på den flexibla slangen 7. Varje rör 5 kan ha t.ex. tre rader med dysor eller munstycksöppningar Se vilka rader är anordnade på olika vinkelavstånd från varandra. Härmed erbjudes möjlighet att antingen genom omvridning inställa det mest opti- mala läget för röret och/eller att i samband med donets in- stallering plugga en eller flera dysöppningar eller samtliga dysöppningar i en eller flera rader med plugggar som saknar hål eller med dysor med hål med samma eller olika diameter, så att fluidströmmen från röret får den för förbränningsförloppet mest ändamålsenliga riktningen och storleken, se fig. 9 och 10.

Såväl yttermanteln Sa som det inre röret Sb har sluten inre ände och upptas till viss del av tre kylmedelsrör Se som för- löper skruvlinjeformat omkring innerröret Sb. I den yttre änden är kylmedelsrören Sc försedda med en av en kåpa 51 täckt an- slutning, t.ex. en snabbkoppling, till en flexibel slang 30 för tillförsel av kylmedel. En liknande kåpa Sf täcker en anslut- ning, t.ex. en snabbkoppling, för ytterligare en flexibel slang 31 via vilken kylmedlet avgår. 1| .H11 1 111 11 11 111'1 11'1111 |111|11|1 1 11 I HHHI E1H JU 1H|1HH H 111W1¶ i ,;:;:::i iii! :ii ruwaïm; min 512 517 8 Kylmedelsrören 5c är öppna vid sin inre ände, så att det från rören avgående kylmedlet erhåller en skruvlinjeformad åter- gångspassage 5i i mellanrummen mellan yttermanteln 5a, det inre röret 5b och kylmedelsrören 5c. Det i fig. 3 visade arrange- manget medger en mycket effektiv kylning av röret 5.

Fig. 6 och 7 åskådliggör en likt en irisbländare fungerande tätningsanordning anordnad vid en anslutningsfläns 35 vid till- förseldonets inre ände. Tätningsanordningen 36 innefattar som delar av en cirkelring utformade element 37 vilka är vridbart anordnade på anslutningsflänsen 35 och, påverkade av en driv- anordning 38, rörliga för att i ett läge (fig. 6) frige röret 5 för dess axiella förskjutningsrörelse och i ett annat läge (fig. 7) hållas'tätande ansatta mot röret 5 i dess intagna läge. Drivanordningen 38 kan t.ex. utgöra en kolvstång till en i stativdelen 10 anbragt hydraul (icke visad).

Tvärsnittet enligt fig. 5 är avsett att åskådliggöra att huset 11 för rengöringsdonen uppvisar två eller flera motstående set med av hållarorgan uppburna, såsom borstar tjänande stålpinnar 8, vilkas hållarorgan under rörets förskjutningsrörelse in i resp. ut ur förbränningskammaren 3 själv utför en styrd rote- rande rörelse omkring röret 5. Därigenom utnyttjas centrifugal- kraften för effektiv rengöring av röret.

Mer i detalj är borstarna 8 anordnade på en hållare 40 som är uppburen av en rcterbar axel 41 i vars ena ände finnes ett kugghjul 42 som avvalsar mot en med innerkuggar försedd fast anbringad ringkrans 43. Axeln 41 är via ett kullager 50, buss- ning 51 och hållaren 49 anbringad till ett kedjehjul 48. Vrid- kraft för rotation överföres via en av en icke visad motor driven kedja 47 som ingriper mot kedjehjulet 48. Kedjehjulet 48 är i sin tur lagrat till ringkransen 43 via V-formade hjul 44 vilka ingriper i ett likaså V-format spår i ringkransens 43 periferi.

Den beskrivna konstruktionen gör att borstarna 8 roterar med stor hastighet och kraftigt - men även skonsamt - slår an mot röret 5 så att sot och annan partikelbeläggning effektivt av- 512 517 9 lägsnas. Samtidigt gör den axiella förskjutningen av röret att dess hela mantelyta med dysöppningarna bearbetas. Hela enheten 39 med stålpinnarna 8 är enkelt utbytbar efter lösgöring av den med mutter och bultskalle försedda axeln 41.

Fig. 8 åskådliggör schematiskt en ventilanordning avsedd att användas då en brännbar fluid, t.ex. gasol, tillföres för- bränningskammaren 3 via röret 5. Det är i detta fall viktigt att tillförsäkra att ingen brännbar fluid via röret tillföres utrymmet där donet 1 är upptaget utanför förbränningskammaren 3. ventilen 55 som uppvisar en tillförselledning 56 och en avgångsledning 57 för den alternativa fluíden är anordnad på stativdelen 10 och uppvisar ett nedåtriktat manöverorgan 58 som är påverkbart av ett ledat tungelement 59. Då röret är full- ständigt infört i förbränningskammaren 3 befinner sig tung- elementet 59 i sitt med heldragna linjer i fig. 8 visade läge, varvid ventilen 55 är öppen. Så snart rörets 5 utåtrörelse på- börjas föres tungelementet av en klack 5m på röret 5 till det med streckade linjer i fig. 8 visade läget, varvid ventilen 55 omedelbart avstänges. Vid ett alternativt arrangemang är venti- len så utförd att det är omöjligt att initiera rörets utåt- rörelse så länge ventilen 55 är öppen.

Vid tillförseldonets applicering och intrimning skall en nog- grann bestämning göras vilka dysöppningar 5e som skall vara öppna, vilket sålunda också innebär att övriga skall vara pluggade. I samband med denna analys är det av väsentlig betydelse att känna till temperaturen i förbränningszonen där röret 5 befinner sig. För denna angelägna bestämning kan själva röret användas, nämligen om en temperatursensor 60 anbringas i området för rörets inre ände, t.ex. såsom visas i fig. 3 i rörets förslutna inre ändvägg.

Noggrann kartläggning av aktuella temperaturzoner kan företagas genom att röret stegvis inskjutes, t.ex. en halv meter i taget, och att en avläsning av temperaturen göres vid varje stopptill- fälle.

M |m | 'Hvl Hmm x :w 1 i HI H1 IÉ 'H UH" "I W 512 517 10 Sedan temperaturzonernas utbredning kartlagts bestämmes vilka dysor som skall vara öppna och vilka som skall vara proppade för bästa funktion. Vid utprovningsförloppet kan även en om- vridning av röret ske då, såsom ovan angivits, röret är anord- nat så att sådan omvridning medgives.

Vid det i fig. 9 och 10A-10C visade utförandet har röret tre rader med dysöppningar 5e vilka har inbördes olika vinkel- avstånd, nämligen 90°, l20° resp. 150°. Om samtliga dysöpp- ningar Se i en rad förses med pluggar 5f av i fig. 10A angivet slag, dvs saknande hål, kan - i beroende av rörets 5 vridnings- läge - de båda avgående fluidumstrålarna bilda motsvarande vinklar med varandra. Övriga dysöppningar Se kan förses med dysor 5g resp. Sh av i fig. l0B resp. fig. 10C visat slag varigenom även storleken av från röret avgående flöden kan regleras. Exempelvis kan dysor 5g med små hål anordnas nära rörets yttre ände under det att dysor Sh med stora hål inskruvas i rörets inre ände. På detta sätt kan sålunda olika flöden i rörets longitudinella riktning åstadkommas.

Flera olika typer av gängade dysor, t.ex. med håldiametrarna 5, 10, 12, 15 och 20 mm, kan användas.

Service på ugnsanläggningen tillgår normalt så att den tidigare använda modulenheten avlägsnas och en ny appliceras genom att anslutas på samma plats som den avlägsnade. För bästa funktion genomföres en test av angivet slag innan normal användning av den nya modulenheten påbörjas. Underhåll och service av den av- lägsnade modulenheten kan därför genomföras, t.ex. på fabrik.

Vid normala förbränningsanläggningar till vilka tillförseldon enligt uppfinningen kan komma till användning har rören vanli- gen en längd av 3-6 meter. Både större och mindre rörlängder kan emellertid komma ifråga. Moduluppbyggnaden av tillförsel- donet gör att det är en jämförelsevis enkel operation att anpassa denna till i olika enskilda fall önskade rörlängder. fl

Claims (4)

512 517 ll Patentkrav

1. Tillförseldon för en fluid till en förbränningskammare (3) i en värmealstrande anläggning, t.ex. en panna eller ugn (2), vilket tillförseldon (1) innefattar a) ett utanför anläggningen uppburet, med periferiella hål (Se) försett rör (5), b) drivorgan (20-27) för axiell förskjutning av röret (5) in i och ut ur anläggningen genom ett hål i dennas vägg, c) organ (13-16) för förskjutbar uppbärning av röret i dess yttre ände, vilka organ är så utformade att omvridning av röret medgives, d) i rörets (5) yttre ände belägna anslutningsorgan (Sg) för en flexibel slang (7) för tillförsel av fluiden från en tillförselkälla, e) roterbara don, t.ex. stålpinnar (8) eller borstar för rengöring av röret vid dess inåt- och/eller utåtrörelse, f) tillförselorgan (30) för kylmedel till röret (5), k ä n n e t e c k n a t a v att tillförseldonet utgör en långsträckt modulenhet (1) som för utbytbar applicering på anläggningens (2) vägg (2a) uppvisar ett hålet i väggen omgivande, företrädesvis fläns- format anslutningsorgan (35) med ett mot röret (5) i dess användningsläge ingripande tätningsorgan (37), innefattande ett antal delar, vilka, påverkade av ett drivorgan (38), är rörliga för att i ett läge frige röret (5) för dess axiella förskjut- ningsrörelse och i ett annat läge hållas tätande ansatta mot röret i dess intagna läge.

2. Tillförseldon enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att tätningsorganet innefattar som delar av en cirkelring utformade element (37) vilka är vridbart anordnade på en hålet i väggen omgivande anslutningsfläns (35).

3. Tillförseldon enligt krav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a t a v att modulenheten (1) innefattar en röret (5) omgivande stativdel (10), företrädesvis med kvadratisk m uuumu Hun M1 N HH MH ' H WHWM\H|\)MM)|m W\H))M à WHWM\)\H v. _.__-....'1ii Ãiiš iiifii riii :ni-iii 512 517 12 eller rektangulär sektion, och ett rengöringsdonen (8) och deras drivorgan (41-47) omgivande hus (11) vid den mot väggen vända änden, vilket hus (11) uppvisar modulenhetens anslut- ningsorgan (35), och att stativdelen (10) uppvisar en utmed denna förlöpande styrning (12) som direkt eller via länkorgan (14, 15, 16) uppbär röret i området för dess yttre ände.

4. Tillförseldon enligt något av krav 1-3, varvid en brännbar fluid, t.ex. gasol, tillföres förbränningskammaren via röret (5), k ä n n e t e c k n a t a v att modulenheten (10) uppbär en extra ventil (55) för den tillförda brännbara flui- den, så inrättad att vid en förskjutningsrörelse för röret ut ur förbränningskammaren (3) förslutes ventilen omedelbart, så att tillförseln av brännbar fluid avstänges.