DE2832729A1 - Wirbelbett-verbrennungsvorrichtung - Google Patents

Description

Beschreibung

Wirbelbett-Verbrennungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Wirbelbett-Verbrennungsvorrichtung mit Einrichtung zur Zuführung von Verbrennungsluft durch die Unterseite des Wirbelbettes, wobei die Luftzuführungseinrichtung zwei oder mehr nebeneinander angeordnete Luftquellen umfaßt und die Verbrennungsvorrichtung so angeordnet ist, daß das Wirbelbett während des Betriebes Neigungen um eine in Längsrichtung der Luftquellen verlaufende Achse ausgesetzt wird, so daß sich die Tiefe des Bettes oberhalb der jeweiligen Luftquelle im Verhältnis zur Tiefe oberhalb einer anderen Luftquelle mit dem Neigungswinkel verändert.

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Bei Verbrennungsvorrichtung/ mit Wirbelbett wird das brennbare Material in einem Bett aus feuerfestem Werkstoff verbrannt, wobei das Bett derart mit Luft beaufschlagt wird, daß der Brennstoff während seiner Verbrennung in einiger Hinsicht die Kennzeichen einer Flüssigkeit aufweist. Der brennende und dabei flüssigkeitsähnliche Brennstoff wird als Wirbelbett bezeichnet. Es sind bereits viele Untersuchungen bezüglich der Verwendung von Wirbelbetten durchgeführt worden, und es hat sich ergeben, daß es vorteilhaft sein kann, sie auch an Bord von Schiffen

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einzusetzen. Hierbei muß jedoch berücksichtigt werden, daß ein Schiff im Seegang Rollbewegungen ausgesetzt ist, so daß die Tiefe des Wirbelbettes in einer entsprechenden Verbrennungsvorrichtung, die im Verhältnis zum Schiff festgelegt ist, entsprechenden Schwankungen unterliegt.

Die Erfindung beschäftigt sich mit diesem Problem, und es liegt ihr die Aufgabe zugrunde, eine Wirbelbett-Verbrennungsvorrichtung zu schaffen, bei der die Rollbewegungen eines Schiffes und deren Auswirkungen auf das Wirbelbett Berücksichtigung finden, so daß der Betrieb der Verbrennungsvorrichtung nicht beeinträchtigt wird. Die Aufgabe der Erfindung besteht ganz grundsätzlich darin, eine für das Seegangsverhalten von Schiffen geeignete Wirbelbett-Verbrennungsvorrichtung zur Verfügung zustellen.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen aus dem Inhalt der Patentansprüche, weiche dieser Beschreibung vorangestellt sind.

Beispielsbeschreibung

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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, welches nachstehend beschrieben wird. Es zeigen:

Fig. 1 eine schaubildliche, zur besseren Übersichtigkeit teilweise aufgebrochene Darstellung einer Wirbelbett-Verbrennungsvorrichtung zum Einbau in Schiffe,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Stirnseitenansicht des linken Teils der in Fig. 1 wiedergegebenen Verbrennungsvorrichtung, wobei diese horizontal gelagert ist,

Fig. 3 eine schematische Darstellung entsprechend Fig. 2, wobei die Verbrennungsvorrichtung um 30° zur Längsachse der Vorrichtung geneigt ist,

Fig. 4, 5 und 6 in vereinfachter Darstellung Einzelheiten von Muffenventilen der in Fig. 1-3 gezeigten Verbrennungsvorrichtung .

Die in Figur 1 wiedergegebene Schiffs-Wirbelbett-Verbrennungsvorrichtung enthält ein Wirbelbett 1, welches an der Unterseite eines Raumes 2 angeordnet ist. Das Wirbelbett 1 befindet sich auf einem mit öffnungen versehenen Boden 3, durch den Luft in aufwärtiger Richtung, ausgehend von einer Reihe von fünf ausgefüllten Luftkästen 4 strömt. Bei den Luftkästen 4 handelt es sich um sog. Plenum-Luftkästen.

Das Wirbelbett 1 ist mittels eines vertikalen Leitbleches 5 in zwei Teile unterteilt; der auf der linken Seite des Leitbleches befindliche Teil 1a wird mittels Röhren 6 gekühlt, durch die eine Flüssigkeit hindurchströmt, während der auf der rechten Seite des Leitbleches 5 gelegene Teil 1b mittels flüssigkeitsgekühlter Röhren 7 gekühlt wird.

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Die Seitenwände jedes Luftkastens 4 streben nach unten hin zusammen zum Auslaß 21 eines umlaufenden Schiebers 10, wobei jeweils ein Schieber unterhalb jedes Luftkastens 4 angeordnet ist. Durch eine Rohrleitung 9 von vergleichsweise großem Querschnitt wird jedem Luftkasten 4 die erforderliche Luft aufgegeben, während flüssiger Brennstoff in Brennerdüsen 14 eingespeist wird, die sich durch die Luftkästen 4 hindurch in aufwärtiger Richtung erstrecken, wobei ein Verteiler 12 für den flüssigen Brennstoff vorgesehen ist, der einen Bestandteil eines entsprechenden Speisekreislaufes bildet.

Jeder Schieber 10 hat einen feststehenden Teil 20 von bogenförmigem Querschnitt mit einer sich über die Länge des Schiebers erstreckenden, parallele Seiten aufweisenden öffnung. Diese öffnung dient sowohl als Auslaß 21 des Schiebers als auch als Einlaß des zugeordneten Luftkastens 4. Mit jedem feststehenden Schieberteil 20 wirkt eine konzentrisch dazu angeordnete Trommel 23 zusammen, deren Längsachse sich in Kielrichtung des Schiffes erstreckt. Jede Trommel 23 ist mit einer Vielzahl von öffnungen 30 ausgestattet, deren Einzelheiten weiter unten beschrieben werden, und das Ausmaß, in welchem die öffnungen 30 mit dem Auslaß 21 koinzidieren, bestimmt die nach oben zum zugehörigen Luftkasten 4 strömendejl Luftmenge und damit auch die Luftmenge, welche in denjenigen Wirbelbettteil eingeleitet wird, der sich oberhalb des betreffenden Luftkastens befindet.

Jede Trommel 23 ist starr mit einem sich in radialer Richtung erstreckenden Hebelglied 25 verbunden, welches an seinem Unterende mit einem Gewicht 26 bestückt ist. Die Hebglglieder 25 werden sämtlich parallel zueinander und in Verbindung untereinander durch einen Querlenker 27 beaufschlagt, der an einen Stoßdämpfer 28 angeschlossen ist. Die jeweilige Lage (Orientierung) der Trommel 23 wird bestimmt durch die jeweilige Lage der Hebelglieder 25, wobei die Gewichte 26 danach streben, zu gewährleisten, daß die Hebelglieder 25 in ihrer vertikalen Stellung

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verbleiben, trotzdem sich die Wirbelbett-Verbrennungsvorrichtung infolge seegangsbedingter Schräglagen des die Vorrichtung tragenden Schiffes mehr oder weniger hin- und herneigt. Der Stoßdämpfer 26 bewirkt dabei eine zweckmäßige Relativierung der Bewegungskräfte der Hebelglieder 25 und der Trommel 23 in Bezug auf die Bewegungskräfte des Schiffes, und im Falle langsamer Neigungen des Schiffsrumpfes verbleiben so die Hebelglieder 25 im wesentlichen vertikal, so daß auch die Öffnungen 30 eine konstante Orientierung im Verhältnis zur Vertikalen haben.

Wenn sich allerdings das Wirbelbett neigt, bewegen sich die feststehenden Teile 20 entsprechend in gleicher Weise mit ihm, wodurch sich die Wirkung ergibt, daß jeder Teil 20 rund um die zugeordnete Trommel 23 rollt und so diejenigen Teile der Trommelöffnungen 30 ändert, die mit der Öffnung des zugehörigen Auslasses 21 jeweils gerade in Durchgangsverbindung stehen.

Die mittlere Trommel der in den Figuren 2 und 3 ersichtlichen drei Trommeln trägt das Bezugszeichen 23b und ist über ihre Länge an voneinander beabstandeten Stellen mit einer Mehrzahl von Öffnungen 30b versehen, die jeweils einen konstanten Querschnitt haben und bezüglich ihrer Bogenlänge größer sind als die Bogenlänge des Auslasses 21b des zugeordneten feststehenden Teils 20b des betreffenden Schiebers 10b. Wenn das Wirbelbett eine waagerechte Lage einnimmt, erstreckt sich jede Öffnung 30b mit gleichen Ausmaßen an jeder Seite des Auslasses 21b. So verbleiben - über einen vorbestimmten Neigungsgrad des Schiffes gleiche Bereiche des Auslasses 21b und der Öffnungen 30b koinzident, so daß der vom Schieber 10b ausgehende Luftstrom unabhängig vom Winkel der Schiffsneigung innerhalb dieses vorbestimmten Neigungsgrades ist. Wenn die Neigung die beiderseitigen Grenzen der Schräglage jedoch überschreitet, werden die Öffnungen 31b teilweise verstärkt.

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Eine ähnliche Schar von öffnungen 30a ist in der Trommel 23a vorgesehen. Eine derartige öffnung 30a ergibt sich aus Figur 4 der Zeichnung, und sie ist derart gestaltet, daß ihre Breite in axialer Richtung vom einen Ende des Bogens zum anderen hin größer wird, und zwar steigt die Breitenvergroßerung mit dem Abstand rund um den Bogen vom engeren Ende der öffnung 30a an. Wenn sich das Wirbelbett in waagerechter Lage befindet, wird nur das engere Ende der öffnung 30a von dem Auslaß 21a nicht abgedeckt, jedoch wenn das Wirbelbett mit dem Schiff krängt, und zwar entgegen dem uhrzeiger, wird ein sich vergrößernder Teil, der mit zunehmendem Krängungsgrad ansteigt, vom Auslaß 21a nicht abgedeckt. Neigt sich das Wirbelbett in Richtung des Uhrzeigers , dann verbleibt ein gleich kleinerer Teil der öffnung 30a unbedeckt vom Auslaß 21a. Hat sich das Wirbelbett in Richtung des Uhrzeigers bis zu einem solchen Ausmaß geneigt, daß die Tiefe des Bettes oberhalb des Schiebers 1Qa unterhalb eines vorbestimmten Wertes gesunken ist, wird der Schieber 10a vollständig geschlossen, so daß kein Luftstrom mehr durch ihn stattfindet.

Die öffnungen 30c der Trommel 23c des Ventils 10c sind ähnlich denjenigen der Trommel 23a ausgebildet, aber in umgekehrter Weise, so daß im Falle der Freilegung eines kleineren Teils der öffnungen in einer der Trommeln ein größerer Teil der öffnungen in der anderen Trommel freigegeben wird. Die Breite der Auslässe 21a und 21c ist größer als diejenige des Auslasses 21b, um auf diese Weise eine bessere Anpassung der Wechsel der Strömung durch die Auslässe mit der Krängung des Wirbelbettes zu erzielen.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Trommel des Schiebers 10d gleich der Trommel 23a und die Trommel des Schiebers 10b gleich der Trommel 23c ausgebildet. Bei abgewandelten Ausführungsbeispielen können die öffnungen 30, wie sie dargestellt sind, ersetzt werden durch eine größere

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Anzahl von kleineren Öffnungen. Sollte gewünscht werden, daß bei den Trommeln 23a und 23c die Luftstrommenge sich progressiv mit Änderungen der Schiffsneigung verändert, kann etwas Derartiges durch entsprechende Veränderung der Anzahl der Öffnungen je Flächeneinheit der Trommeloberfläche erreicht werden. Es besteht auch die Möglichkeit, daß anstelle einer Steuerung der die Trommel verlassenen Luftmenge eine Steuerung derjenigen Luftmenge stattfindet, welche in die Trommel eintritt. Beispielsweise kann jede Trommel mit Stirnwänden ausgestattet sein, die Öffnungen haben, durch welche Luft in die Trommel eintritt, wobei diese Öffnungen in einem Ausmaß nicht abgedeckt werden, welches von den Neigungsgrad des Wirbelbettes abhängt.

Bei anderen Abwandlungen des bisher Beschriebenen kann der Querlenker 27 in Fortfall kommen, aie Schieber werden nicht miteinander verbunden. Auch der Stoßdämpfer braucht nicht vorhanden zu sein, wenn ein Querlenker vorgesehen ist.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Patentansprüchen und der Zeichnung enthaltenen Merkmale des Anmeldungsgegenstandes können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

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Claims (8)

1. Patentansprüche

   MjWirbelbett-Verbrennungsvorrichtung mit Einrichtung zur Zuführung von Verbrennungsluft durch die Unterseite des Wirbelbettes, wobei die Luftzuführungseinrichtung zwei oder mehr nebeneinander angeordnete Luftquellen umfaßt und die Verbrennungsvorrichtung so angeordnet ist, daß das Wirbelbett während des Betriebes Neigungen um eine in Längsrichtung der Luftquellen verlaufende Achse ausgesetzt wird, so daß sich die Tiefe des Bettes oberhalb der jeweiligen Luftquelle im Verhältnis zur Tiefe oberhalb einer anderen Luftquelle mit dem Neigungswinkel verändert,

   en gekennzeichnet durch Stauervorrichtung/ (21, 23, 30) für die Zuteilung von Luft von jeder Quelle (10)_r welche so wirken, daß über einen Neigungsbereich bei einer ab-

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   wärtigen Bewegung der einen Quelle im Verhältnis zu einer anderen die zugeteilte Luftmenge von der erstgenannten Quelle selbsttätig im Verhältnis zu der von der anderen Quelle zugeteilten Luftmenge ansteigt.
2. 2. Wirbelbett-Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine ungerade Anzahl von Luftquellen (10) vorgesehen ist, wobei sich eine Luftquelle (10b) in der Mitte des Wirbelbettes (1) befindet, und daß die von dieser Luftquelle zugeteilte Luftmenge über einen vorbestimmten Neigungsgradbereich gegenüber der Horizontalen konstant verbleibt.
3. 3. Wirbelbett-Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder

   2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite des Wirbelbettes (1) die Obergrenze eines aus einzelnen Sektionen gebildeten Plenums ist, wobei jede Luftquelle eine Sektion (4) bildet.
4. 4. Wirbelbett-Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 1,2 oder

   3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (10)

   für die Luftzuteilung derart ausgebildet ist, daß - zumindest über einen Teilbereich - mit zunehmender Neigung des Wirbelbettes (1) eine Steigerung der Menge stattfindet, in der die relative Luftzuteilung ansteigt.
5. 5. Wirbelbett-Verbrennungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung für die Luftzuteilung von jeder Luftquelle ein mit dem Wirbelbett bewegliches Hebelglied (25)sowie ein Organ (26) enthält, durch welches die Orientierung zur Vertikalen mittels der Kraft der Erdanziehung konstant gehalten wird.

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6. 6. Wirbelbett-Verbrennungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuervorrichtung für die Luftzuteilung von einer Luftquelle ein Schieber (10) vorgesehen ist, welcher einen im Verhältnis zum Wirbelbett (1) festliegenden Bauteil (20) und einen weiteren Bauteil (23) aufweist, der zwecks simultaner Bewegungen mit dem entsprechenden Bauteil jedes weiteren Schiebers gekuppelt ist.
7. 7. Wirbelbett-Verbrennungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schieber (10) als Drehzylinderventil ausgebildet ist.
8. 8. Wirbelbett-Verbrennungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ihre Verwendung auf bzw. in einem Schiff.

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