DE20019834U1

DE20019834U1 - Leitschaufel für partikelbelastete Fluidströme

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Publication number: DE20019834U1
Application number: DE20019834U
Authority: DE
Original assignee: VSR INDUSTRIETECHNIK GmbH
Current assignee: VSR INDUSTRIETECHNIK GmbH
Priority date: 2000-11-22
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2002-04-11
Anticipated expiration: 2010-11-23

Description

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DÜSSELDORF■ESSEN

PATENTANWÄLTE

unser zeichen: 100 385 HS/i7ib E_SEen, den 21. November 2000

VSR Industrietechnik GmbH Hingbergstraße 319

D - 45472 Mülheim/Ruhr Leitschaufel für partikelbelastete Fluidströme

Die Erfindung betrifft eine Leitschaufel für das Führen und Umlenken von partikelbelasteten Fluidströmen.

Derartige Leitschaufeln werden z. B. in Industrieöfen, wie bei der Zementherstellung, verwendet, um bei nur geringen Strömungswiderständen dem Fluidstrom eine gewisse Richtung zu verleihen, die Strömung zu vergleichmäßigen oder ähnliches. Durch die Belastung des so geführten und umgelenkten Fluides mit Partikeln führen je nach Zusammensetzung die Fluidatmosphäre oder die Eigenschaft der Partikel häufig dazu, daß sich solche Partikel an/auf den Leitschaufeln festsetzen und die Leitschaufeln Ansätze aus diesen Partikel erhalten, die im Extremfall zur Verstopfung des Strömungsweges führen können. Zwar ist es aus thermischen Prozessen - und zwar auch im Falle der Zementherstellung - bekannt, bei Ansätzen oder Anbackungen von Partikeln an der inneren Ofenwand luftstoßbetriebene Fächerausblasdüsen zum Abblasen von Ansätzen und Anbackungen von aus dem Fluidstrom sich absetzenden Partikeln an Wandflächen zu verwenden. Diese sind wegen Ihrer Abmessungen nicht zum Anbringen an Strömungsleitschaufeln geeignet. Das gilt auch für die sogenannten Schwertdüsen, wie

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sie aus der DE-C2-37 17 216 bekannt sind, weil diese Schwertdüsen an ihrem Druckluftanschlußende einen erheblichen Querschnitt aufweisen, welcher die Anströmverhältnisse an einer Leitschaufel für partikelbelastete Fluidströme nachteilig/unzulässig beeinflussen würde.
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Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer Leitschaufel der eingangs genannten Art unter Wahrung der in die Leitschaufel gesetzten Strömungserwartungen Ansätze und Anbackungen von in dem Fluid vorhandenen Partikeln auf einfache Weise entfernen zu können. Nach Möglichkeit sollen neue, vorzugsweise existierende Leitschaufeln auch entsprechend aus-/nachgerüstet werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Leitschaufel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Bei der Erfindung wird also der an sich bekannte Gedanke der Anwendung eines Reinigungsfluides derart verwirklicht, daß Anströmdüsen in der zur Anströmkante der Leitschaufel benachbarten Anströmzone entlang der Leitschaufel angeordnet sind und die Anströmdüse/n mit einem auf der Leitschaufelunterseite ausgebildeten Windkasten für die Versorgung mit Reinigungsfluid fluidisch verbunden ist/sind. Dadurch wird es möglich, in unmittelbarer Nähe der Anströmkante eine unterbrochene oder durchgehende Reihe von Düsen/Düsenspalte für Reinigungsfluide derart anzuordnen, daß die für das Ansetzen oder Anbacken von Partikeln gefährdeten Leitflächenbereiche der Leitschaufel durch Abblasen gründlich gereinigt werden können.

Der Abreinigungseffekt wird gleichbleibend über die gesamte Schaufelbreite erreicht, wenn die Anströmdüsenanordnung nach isobaren Auslegungsvorgaben aufgebaut ist.

Der für das Zuführen des Reinigungsfluides zu den Anströmdüsen erforderliche lichte Querschnitt des sogenannten Windkastens kann verwirklicht werden, ohne daß ein nennenswertes Strömungshindernis im Vergleich zu einer

Leitschaufel ohne Reinigungsvorrichtung in Kauf genommen werden muß. Dabei geht die Erfindung von dem Grundgedanken aus, die von der partikelbelasteten Strömung beaufschlagte Leitschaufel im wesentlichen frei von störenden Ein- oder Anbauten zu lassen, indem ein flacher Anström- oder Windkasten an der Leitschaufelunterseite ausgebildet ist, und das Reinigungsfluid unter Umlenken auf die Leitschaufeloberseite aus dem Windkasten abströmen zu lassen.

Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebenen erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so daß die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der - beispielhaft - ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Leitschaufel dargestellt ist. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1A eine Leitschaufel perspektivisch in Ansicht von schräg unten;

Fig. 1B die selbe Leitschaufel perspektivisch in Ansicht von schräg oben;

Fig.2 die selbe Leitschaufel in Draufsicht von hinten;

Fig. 3 die selbe Leitschaufel im Querschnitt - Schnitt entlang der Linie

A-A gemäß Fig. 2;

Fig. 4 die Leitschaufel in der Schnittdarstellung nach Fig. 3 als Detail

X in zwei Ausführungsvarianten a) und b) sowie

Fig. 5 die Leitschaufel in der Schnittdarstellung nach Fig. 3 als Detail

Y in drei Ausführungsvarianten a), b) und c).
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Die aus Figuren 1A und 1B ersichtliche Leitschaufel dient zum Führen und Umlenken von partikelbelasteten Fluidströmen, z. B. in einem Gaskanal bei der Zementherstellung, mit einer länglichen, etwa zylindrisch um ihre Längsachse gebogene Leitschaufel 4 in Gestalt eines entsprechend geformten Metallbleches. Auf der in Fig. 1A erkennbaren Leitschaufeloberseite 4D ist eine Anströmdüsenanordnung 1 dargestellt, welche in diesem konkreten Ausführungsbeispiel im Bereich der Anströmzone 4A der Leitschaufel derart vorgesehen ist, daß sie entlang der gesamten Leitschaufellänge L der Leitschaufel 4 aus einer durchgehenden schlitzförmigen Anströmdüse 1A für Reinigungsfluid R besteht. Die von der Leitschaufel 4 geführte und umgelenkte partikelbelastete Fluidströmung F trifft im Bereich der Anströmzone 4A auf die Leitschaufel 4. Sich aus dieser Fluidströmung F auf der in Fig. 1B dargestellten Leitschaufeloberseite sich absetzende Partikel werden von dem Reinigungsfluid R von Zeit zu Zeit stoßweise fortgeblasen.

[Die Anströmdüse 1A wird mit dem Reinigungsfluid R durch einen Windkasten 3 versorgt, der auf der in Fig. 1A gezeigten Leitschaufelunterseite 4C ausgebildet ist und sich über die gesamte Leitschaufellänge L erstreckt. Dieser Windkasten hat, von seinem Fluidversorgungsende 3B ausgehend, einen zu seinem gegenüberliegenden Totende 3C hin, also in der Breite, abnehmenden freien Querschnitt, wie als solches von Schwertdüsen gemäß DE-C2-37 17 216 an sich bekannt. Die Versorgung mit Reinigungsfluid erfolgt über eine Rohrleitung und ein Adapterstück 10, welches den Rohrleitungsquerschnitt an den Windkastenquerschnitt adaptiert. Im Gegensatz zu den bekannten Schwertdüsen wird das Reinigungsfluid um etwa 180° von der Leitschaufelunterseite 4C auf die Leitschaufeloberseite 4D im Bereich der Anströmzone 4A umgelenkt.

Der sehr einfache und auch eine Nachrüstung ermöglichende Aufbau der Anströmdüsenanordnung 1 ergibt sich im einzelnen aus der nachfolgenden Beschreibung der Figuren 2 bis 5. In dem dort dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Windkasten 3 zu einem Teil von der Leitschaufel 4 selbst gebildet, nämlich von einem Teil deren Unterseite 4C. Eine weitere (zweite) Leitfläche 5, welche parallel zur Leitschaufel 4 mit seitlichem Abstand von dieser vorgesehen ist, bildet eine zweite Seitenwand des Windkastens 3. Das anströmseitige Ende des Windkastens 3 wird von einem Anströmprofil 8 gebildet, welches gleichzeitig die Anströmkante der Leitschaufel 4 bildet. An das Anströmprofil 8 schließt sich eine dritte Leitfläche 2 an, welche sich parallel zur Oberseite 4D der Leitschaufel entlang des die Anströmzone 4A bildenden Randstreifens erstreckt. Auf der der Oberseite 4D der Leitschaufel 4 zugewandten Seite der Leitfläche 2 bildet diese zusammen mit dem unmittelbar benachbarten Bereich der Leitschaufel den Düsenspalt IA, wobei Distanzstücke 9 die Gleichmäßigkeit des Düsenspalts und eine stabile Verbindung zwischen der Leitfläche 2 und der Leitschaufel 4 sicherstellen. Ein Distanzstück 9 ist in Fig. 4a) in Seitenansicht und in Fig. 4b) im Längsschnitt dargestellt. An seinem von der Anströmkante abgewandten Hinterende 3A des Windkastens 3 ist eine durchgehende fluiddichte Verbindung zwischen der zweiten Leitfläche 5 und der Leitschaufelunterseite 4C, z. B. in Form einer Schweißverbindung vorgesehen. Varianten ergeben sich aus den Fig. 4a) bis 4c). Allerdings kann der Windkasten auch bis zur Hinterkante der Leitschaufel durchgezogen sein. Insbesondere kann das Leitprofil 4 als ein den Windkasten 3 umschließendes bzw. bildendes Strömungshohlprofil gestaltet sein. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Herstellung und auch Nachrüstung des Windkastens dadurch vereinfacht, daß die Leitfläche 2, das Anströmprofil 8 und die Leitfläche 5 aus einem einzigen Blechstreifen durch Biegen hergestellt sind.

Die Verjüngung des Anströmkastens ist besonders gut aus Fig. 2 ersichtlich, wobei die Querschnittsverjüngung nicht nur in Richtung der Leitschaufelbreite B sondern auch in Richtung der Leitschaufellänge L oder in beiden

Richtungen verwirklicht werden kann.

Ein weitgehend verwirbelungsfreies oder zumindest verwirbelungsarmes Einströmen des Reinigungsfluids R in den Düsenspalt 1A wird durch eine entsprechend formgestaltete Einströmkante 16 der Leitschaufel 4 gewährleistet.

Während der Windkasten, wie in den Zeichnungen erläutert, aus einem ununterbrochenen Blechmantel bestehen kann, kann er auch aus mehreren Segmenten, insbesonderen aus solchen mit verschiedenen Krümmungsradien zusammengesetzt sein. Der Düsenspalt, in Fig. 4a) mit S bezeichnet, kann nach Bedarf variiert werden. Eine gewisse Länge dieses Spaltes in Ausströmungsrichtung, d. h. zwischen der dritten Leitfläche 2 und der Leitschaufel 4, also eine gewisse Überdeckung dieser beiden Flächen kann als Labyrinthdichtung dienen um bei Nichtaustritt von Reinigungsfluid aus dem Düsenspalt einen Rückfluß von Staubpartikeln in den Windkasten vermeiden.

Bezugszeichenliste

1	Anströmdüsenanordnung
1A	Anströmdüse/n
2	dritte Leitfläche
3	Windkasten
3A	Windkastenhinterende
3&Egr;&Idigr;	Fluidversorgungsende
3C	Totende
4	Leitschaufel
4A	Anströmzone
4B	Randbereich
4C	Unterseite
4D	Oberseite
5	zweite Leitfläche
8	Anströmprofil
9	Distanzstücke
10	Adapterstück
16	Einströmkante
ß	Leitschaufelbreite
L	Leitschaufellänge
F-"	Fluidströmung
S	Düsenspaltbreite
R	Reinigungsfluid

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Claims

1. Leitschaufel für das Führen und Umlenken von partikelbelasteten Fluidströmen, bei der die Anströmzone (4A) der Leitschaufel (4) ihrer Länge nach mit einer aus einer durchgehenden oder mehreren voneinander beabstandeten Anströmdüse/n (1A) bestehenden Anströmdüsenanordnungen (1) für Abreinigungsfluid (R) versehen ist und die Anströmdüse/n mit einem auf der Leitschaufelunterseite (4C) ausgebildeten Windkasten (3) für die Versorgung mit Reinigungsfluid fluidisch verbunden ist/sind.

2. Leitschaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Windkasten (3) von einem Teil der Leitschaufel (4) und einer weiteren (zweiten) Leitfläche (5) gebildet ist.

3. Leitschaufel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Windkastenquerschnitt der Länge der Anströmkante nach in der Breite verjüngt.

4. Leitschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Windkasten (3) von einem Stirnendbereich (Fluidversorgungsende 3B) der Leitschaufel her über ein Adapterstück (10) mit dem Reinigungsfluid beaufschlagbar ist

5. Leitschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dis Anströmdüse/n (1A) zwischen einem im Bereich der Anströmzone (4A) der Leitschaufel (4) sich befindenden Randbereich (4B) der Leitschaufel (4) und einer dazu parallelen (dritten) Leitfläche (2) gebildet ist/sind.

6. Leitschaufel nach Ansprüchen 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten und dritten und ggf. weiteren Leitflächen (5 und 2) zu einem das Reinigungsfluid umlenkenden Anströmprofil (8) verbunden sind.

7. Leitschaufel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten und dritten Leitflächen (5 und 2) sowie das Anströmprofil (8) aus einer einzigen Mantelfläche bestehen.

8. Leitschaufel nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einströmkante (16) der Leitschaufel (4) derart geformt ist, daß ein verwirbelungsarmes oder -freies Einströmen des Reinigungsfluids gewährleistet wird.

9. Leitschaufel nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Windkastenhinterende (3A) mit der Leitschaufelunterseite (4C) verschweißt oder anderweitig dichtend verbunden ist.

10. Leitschaufel nach einem der Ansprüche 5 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß Distanzstücke (9) im Bereich der Düsenanordnung (1) zwischen der dritten Leitfläche und der Leitschaufel (4) mit Abstand voneinander angeordnet sind.

11. Leitschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufel (4) und die Anströmdüsenanordnung (1) gemeinsam mit dem Windkasten (3) einen, insbesondere gebogenen, Leitschaufelkörper bilden.