HU210638B - Steam generator for convectional furnace - Google Patents

Description

A találmány tárgya gőzgenerátor szakaszosan működő konvekciós kemencében történő alkalmazásra, amely konvekciós kemence kemencetérrel és forrólevegős körrel rendelkezik, amely körben ventilátor által mozgásban tartott forró levegő halad át a kemencetéren és a kör útjába helyezett gőzgenerátoron, amely gőzgenerátor rendelkezik egy hőtároló egységgel, amely magában foglal nagyszámú hosszanti, lényegében vízszintes, egymás fölött elhelyezett tálcát, melyek mindegyike nagyszámú hőtároló test megtámasztására alkalmasan van kialakítva, és a gőzgenerátor pedig a hőtároló testekre vizet permetező vízpermetező egységgel rendelkezik.

Ilyen fajta regenerálódó gőzgenerátor lett ismertetve az US 4 202 259 sz. szabadalmi iratban. Az ebben ismertetett gőzgenerátor segítségével rövid idő alatt nagy mennyiségű víz gőzölögtethető el azt követően, hogy a hőtároló egység fel lett töltve hővel, és maga a hőtároló egység hővel való feltöltése is olyan gyorsan végrehajtható, hogy elegendő hő tud bekerülni a hőtárolóba a következő gőzvételezési alkalomig.

Ismeretes az SE 408 256 lajstromszámú szabadalomban leírt gőzgenerátorral ellátott konvekciós kemence. Itt a gőzgenerátorban függőleges síkban egymás fölött egy alul hosszirányban végigmenő nyílással ellátott és ferde oldalfalakkal rendelkező csatornák vannak kialakítva, amelyekben a többnyire gömb alakú hőtároló testek egymás mögött egy sorban helyezkednek el. Az oldalsó megtámasztások révén a hőtároló testek a nyílás felett helyezkednek el.

Az ismert gőzgenerátorban minden egyes megtámasztáson csak egy szimpla nyílás van kialakítva, mégpedig egy rés formájában, mint gyakori közismert megoldás a hőtároló testek megtámasztására. Magának a nyílásnak mérete lényegében véve nagyobb, mint bármelyik szimpla hőtároló test legnagyobb keresztmetszete.

A találmány célja megalkotni egy olyan hatékony gőzgenerátort, amelyet gazdaságosan lehet gyártani. A gazdaságos gyártás érdekében célszerű a hőtároló testeket megtámasztó elemet sík lemezből készíteni, amelyen a nyílások kivágással egyszerűen létrehozhatók.

További feltalálói gondolat azon alapul, hogy az ismert hosszanti csatorna alján kialakított réssel szemben minden egyes hőtároló test alá külön-külön alakítunk ki nyílást, amely egyrészt megtámasztja a hőtároló testet, másrészt helyet hagy a víz átfolyására. Ennek érdekében a találmány szerinti megoldásnál köralaktól eltérő nyílásokat, előnyösen sokszög alakú nyílást képeztünk ki.

A kitűzött célnak megfelelően valamennyi tálca a teljes területén nagyjából egyenletesen elosztott nagyszámú nyílással van ellátva, és a nyílások fenéklemezén átmenő keresztmetszete köralaktól eltérő, előnyösen sokszögalakú, a nyílás mérete pedig lényegesen kisebb, mint a hőtároló test legnagyobb keresztmetszete.

A találmány további ismérve szerint a nyílások keresztmetszete sokszög, előnyösen felülnézetben négyzet, és a sokszög minden oldala 0,2...0,6-szorosa a hőtároló testek átmérőjének. A nyílások több hosszanti, párhuzamos sorba vannak elrendezve.

A találmány egy másik ismérve szerint valamennyi tálcán lévő valamennyi hőtároló test közel azonos átmérőjű, és a tálca nyílásainak középponttól középpontig mért vízszintes távolsága lényegében megegyezik a hőtároló testek átmérőjével.

Egy felsőbb tálca valamennyi nyílása pontosan a lejjebb lévő tálca nyílásainak függőleges vetületében helyezkedik el. A tálcák tepsi alakúak és rendelkeznek egy lényegében sík fenéklemezzel, amely a rajtalévő nyílásoktól eltekintve tömör kialakítású.

A találmány szerinti kialakításnál valamennyi tálca téglalap alakú fémlemezből készül, melynek felfelé hajlított hosszanti szélei a tálca hosszanti oldalperemeit, a rá merőleges irányú felfelé hajlított végei pedig a tálca végperemeit képezik. Az oldalperemek magassága 0,4...0,6-szorosa a szomszédos tálcák közötti függőleges távolságnak. A szomszédos tálcák között függőleges távolság lényegében egyenlő vagy csak kicsit nagyobb, mint a hőtároló testek átmérője.

A találmányt egy előnyös kiviteli példa kapcsán rajzok alapján ismertetjük közelebbről. A mellékelt rajzokon az

1. ábra a találmány szerinti gőzgenerátor vázlatos axonometrikus rajza; a

2. ábra az 1. ábra szerinti gőzgenerátor függőleges metszetrajza, mely a hőtároló egység fő síkjára merőlegesen lett felvéve; a

3. ábra a gőzgenerátor hőtároló egységét alkotó tálcák egyikének felülnézete; a

4. ábra a 3. ábra szerinti tálca elölnézete; az

5. ábra a 3. és 4. ábra szerinti tálcának a 3. ábrán

V-V síkkal jelölt irányban felvett metszetrajza.

Az 1. ábra szerinti regenerálódó gőzgenerátor részét képezi egy nem ábrázolt, szakaszosan működő konvekciós kemencének, pontosabban egy tartókeretes típusú kemencének. Az ilyen sütőkemencéknek van egy sütőterük, amelyen keresztül sütés közben egy ventilátor forró levegőt áramoltat át vízszintesen, és a levegő érintkezésbe került a sütőtérbe betolt tálcákon lévő cipókkal vagy más sütőipari termékekkel. A forró levegő zárt körben kering: áthalad a sütőtéren és újra visszajut a gőzgenerátor hőtároló egységébe, amelyen lényegében annak fő vagy frontális síkjára merőlegesen halad keresztül, amint azt a 2. ábrán lévő nyíl mutatja.

Amint a rajzokon látszik, a gőzgenerátor rendelkezik egy 11 hőtároló egységgel, amely - hasonlóan az SE 408 256 sz. leírás szerinti gőzgenerátor 11 hőtároló egységéhez - alapjában véve egy lapos háromdimenziós, álló szerkezetnek tekinthető, amennyiben a magassága és szélessége többszöröse a vastagságának illetve mélységének amely a rajta keresztül áramló levegő irányában mérhető. A gőzgenerátor rendelkezik továbbá a 11 hőtároló egység tetején vízszintesen elhelyezkedő 12 vízpermetező egységgel, és a 11 hőtároló egység alatt egy 13 teknővel, amelynek feladata összegyűjteni és leereszteni all hőtároló egységből lefolyó

HU 210 638 B felesleges vizet. All hőtároló egységet egy pár vízszintes 14 konzol tartja, melynek a 13 teknő szélső oldalfalainak belsejére vannak erősítve.

A 11 hőtároló egység rendelkezik egy pár 15 oldallemezzel és nagyszámú vízszintes 16 tálcával, melyek a 15 oldallemezek között szabadon egymásra vannak helyezve, és amelyek mindegyikén egy réteg 17 hőtároló test van, acélból vagy más fémből készült golyók formájában.

A 11 hőtároló egység 15 oldallemezei belül egymással szembe néző vízszintes tartókkal vagy hornyokkal vannak ellátva. A16 tálcák végei a 15 oldallemezek támasztó peremei közé kerülnek; a legalsó 16 tálca a 13 teknőre erősített 14 konzolokon, míg a többi 16 tálca rendre a közvetlenül alatta lévő 16 tálcán nyugszik.

A 12 vízpermetező egység rendelkezik egy hoszszanti le burkolólemezzel és egy 19 permetező csővel, amely a 18 burkolólemezen belül, all hőtároló egység hosszában nyúlik el. A 12 vízpermetező egység egy része a 15 oldallemezek közé van helyezve, és a 18 burkolólemez alsó szegélye a 16' legfelső tálcán nyugszik, amint azt a 2. ábra mutatja. A 19 permetező cső hossza mentén kifolyó nyílásokkal van ellátva, melyek vizet permeteznek a 18 burkolólemez falára, ahonnan a víz szertefröccsenve ráfolyik a 16' legfelső tálcára. A 2. ábrán látszik a 17 hőtároló testek nélküli 16' legfelső tálca.

A találmány szerinti gőzgenerátor néhány lényeges tulajdonsága a 16 tálcákkal kapcsolatos. E tulajdonságokat a 2-5. ábrák kapcsán ismertetjük.

Valamennyi 16 tálca acéllemezből készül, melyek hosszanti peremei kifelé mintegy 60 °C-os szögben felhajlítva S magasságú ferde 20 oldalperemekké vannak kialakítva. A lemezek végei mintegy 102 °C-os szögben felfelé-befelé hajlítva ferde, a 16 tálcák függőleges H távolságával megegyező magasságú 21 végperemeket formálnak. A 21 végperemek magassága nagyobb, mint a 20 oldalperemek, és a felső végükön nyugszik a rájuk felfekvő, a 4. ábrán pontvonallal jelzett következő 16 tálca. A 20 oldalperemek S magassága előnyösen 0,4.. ,0,6-szorosa a szomszédos tálcák közötti függőleges H távolságnak; a 20 oldalperemek így kellően gátolják a víz kifröccsenését all hőtároló egységből ugyanakkor nem akadályozzák túlontúl a levegő keresztüláramlását. Ha a 12 vízpermetező egység vízszállítása nagy, akkor lehet, hogy a 20 oldalperemek S magasságát még meg is kell növelni.

A 16 tálcák 21 végperemei és 20 oldalperemei közötti 22 fenéklemeze - előnyösen lyukasztással készített - nem körlakú 23 nyílásokkal van ellátva. A rajzok szerinti kiviteli példában a 23 nyílások keresztmetszete szabályos sokszög, pontosabban B oldalhosszúságú négyzet, de más keresztmetszetű 23 nyílások is használhatók. Amint a 3. ábrán látszik, a 23 nyílások több, pontosabban három párhuzamos, hoszszanti sorba vannak elrendezve, és a szomszédos nyílások C középpontjai közötti vízszintes távolság egyenlő. A 23 nyílásoktól eltekintve a 22 fenéklemez tömör.

Minden egyes 23 nyílás egyben üléke is egy-egy 17 hőtároló testnek és a vízáramlás keresztmetszetét is meghatározzák, amennyiben a tényleges áramlási keresztmetszetet a 17 hőtároló testek a 23 nyílás keresztmetszetének töredékére szűkítik.

A 16 tálcák minden egyes 23 nyílása egy 17 hőtároló testet tart, amelyek előnyösen minden 16 tálcán azonos méretűek és a D átmérőjük akkora, hogy a szomszédos golyóalakú 17 hőtároló testek érintkeznek egymással vagy nagyon közel vannak egymáshoz ugyanakkor a golyók és a közvetlenül fölöttük lévő 16 tálca alsó felülete közötti a távolság, vagyis a szomszédos 16 tálcák azonos pontjai közötti távolság a lehető legkisebb (az A távolság lehet nulla vagy a golyók belenyúlhatnak a fölöttük lévő tálca nyílásaiba). Ilyenformán a golyó alakú 17 hőtároló testek képezte sok elemű hőgyfljtő tömeg a lehető legnagyobb egy adott össztérfogatú 11 hőtároló egység esetén.

Valamennyi 16 tálca egyforma, és a 16 tálcák 23 nyílásai és így szükségszerűen a rajtuk lévő 17 hőtároló testek is - a 11 hőtároló egység teljes magassága mentén pontosan egymás alatt helyezkednek el.

A 19 permetező csőből all hőtároló egységre permetezett vizet a legelső 16' tálca 23 nyílásai többé-kevésbé egyenletesen elosztják. Tekintve, hogy ezen a 16' tálcán nincsenek golyók, a víz a 23 nyílásokon át viszonylag szabadon rá tud folyni a közvetlenül alatta ülő golyókra. Mivel a 16' legfelső tálca valamennyi 23 nyílása közvetlenül egy-egy folyó alakú 17 hőtároló test fölött van, a víz lényegében egyenletesen fog szétterülni a golyók felső felületén. Az a víz, ami nem gőzölög el azonnal, a golyókon lefolyik a golyókat tartó 16 tálca 22 fenéklemezében lévő 23 nyílásokhoz.

Minthogy a 22 fenéklemezben lévő 23 nyüások a golyók átmérőjéhez képest viszonylag kicsik, a második legmagasabb 16 tálcáról az alattuk lévő golyó alakú 17 hőtároló testekre, a golyók tetejéhez viszonylag közel fog ráfolyni a víz, vagyis a víz ezen golyók felső felületén ugyancsak egyenletesen fog szétterülni.

A víz a következő 16 tálcákon lévő golyókon hasonlóképp egyenletesen szét fog terülni, egészen addig, amíg az összes víz el nem gőzölgött, vagy le nem ért a legalsó 16 tálcára és bele nem folyt a 13 teknőbe.

Mivel a víz egyenletesen terül szét a golyó alakú 17 hőtároló testeken, a tárolt hő nagyon hatékonyan használódik fel a gőztermelésre, ugyanakkor all hőtároló egységből minimális víz fröcsköl ki elöl-hátul.

A gyártás gazdaságossága szempontjából előnyös, ha a részletesen ismertetett kiviteli példa szerint valamennyi 16 tálca valamennyi 23 nyílása egyforma méretű, és a 11 hőtároló egységben lévő valamennyi 17 hőtároló test ugyancsak azonos méretű. Ez egyben a legtöbb gyakorlati alkalmazás esetén funkcionálisan is teljesen kielégítő megoldás. Mindazonáltal a találmány alkalmazhatósági köre felöleli különböző alakú és/vagy méretű nyílások, és/vagy különböző méretű golyók használatát különböző tálcákhoz. E paraméterek alkalmas megválasztásával a víz áramlását bizonyos mértékig szabályozni lehet, és elérhető, hogy a víz eloszlása a hőtároló egység teljes magassága mentén megközelítse a kívánt eloszlást.

i

HU 210 638 B

Egyfelől célszerű, ha a 16 tálcákon lévő 23 nyílások a lehető legkisebbek, mert minél kisebbek a 23 nyílások, a lefolyó víz annál inkább a golyók tetejének közelében jut a golyókra. Másfelől viszont a 23 nyílások nem lehetnek túl kicsik, mert a 23 nyílásokon keresztüli vízáramot nem szabad túlságosan korlátozni. Ténylegesen a rajzok szerinti kiviteli példában a szabályos sokszög alakú nyílások B oldalhossza alkalmasan 0,2...0,6-szorosa, előnyösen 0,2...0,4-szerese a golyó D átmérőjének.

A11 hőtároló egység 16 tálcáinak egy másik - nem ábrázolt kiviteli alakjában a tálcák 21 végperemei el vannak hagyva. Ezáltal a 16 legalsó tálca az ábrázolt kiviteli alakkal megegyezően a 14 konzolokon nyugszik, az összes többi 16 tálca azonban rendre a közvetlenül alatta lévő 16 tálca golyórétegén nyugszik. E kiviteli alak azért előnyös, mert az ábrázolt kiviteli alak 21 végperemének gyártási fázisa (felhajlítás) elmarad, és az anyagszükséglete kisebb.

Ha a 11 hőtároló egységben lévő egymás fölötti 16 tálcák száma nagy, előnyös lehet, ha a 11 hőtároló egység felső felében lévő 16 tálcák 23 nyílásai közül néhánynál, pl. a középső sorban minden ötödik 23 nyílásnál elhagyjuk a golyó alakú 17 hőtároló testeket. Ezáltal a 12 vízpermetező egységből érkező víz egy része gyorsan el tudja érni all hőtároló egység alsó felét.

A találmány tárgyi körén belül természetesen az is lehetséges, hogy ugyanebből a célból a felső tálcák fenéklemezébe még külön nyílásokat teszünk, de a víz hőtároló egység magassága mentén való gyors elosztásának problémájára előnyösebb megoldás az előbb ismertetett módszer.

Claims (9)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Gőzgenerátor, konvekciós kemencéhez, amely konvekciós kemence kemencetérrel és forrólevegős körrel rendelkezik, amely körben ventilátor által mozgásban tartott forró levegő halad át a kemencetéren és a forrólevegős kör útjába helyezett gőzgenerátoron, amely gőzgenerátor rendelkezik egy hőtároló egységgel (11), amely magában foglal hosszanti, lényegében vízszintes, egymás fölött elhelyezett tálcákat (16), melyek mindegyike hőtároló testek (17) megtámasztására alkalmasan van kialakítva, és a gőzgenerátor továbbá a hőtároló testekre (17) vizet permetező vízpermetező egységgel (12) rendelkezik, azzal jellemezve, hogy valamennyi tálca (16) a teljes területén egyenletesen elosztott nyílásokkal (23) van ellátva, és a nyílások (23) alakja köralaktól eltérő, előnyösen sokszög alakú, a nyílás (23) mérete pedig kisebb, mint a hőtároló test (17) legnagyobb keresztmetszete.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti gőzgenerátor, azzal jellemezve, hogy a nyílások (23) alakja sokszög, előnyösen felülnézetben négyzet, és a sokszög minden oldala 0,2.. ,0,6-szorosa a hőtároló testek (17) átmérőjének.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti gőzgenerátor, azzal jellemezve, hogy a nyílások (23) több hosszanti, párhuzamos sorba vannak elrendezve.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti gőzgenerátor azzal jellemezve, hogy valamennyi tálcán (16) lévő valamennyi hőtároló test (17) közel azonos átmérőjű, és a tálca (16) nyílásainak (23) középponttól középpontig (C) mért vízszintes távolsága lényegében megegyezik a hőtároló testek (17) átmérőjével (D).
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti gőzgenerátor azzal jellemezve, hogy egy felsőbb tálca (16) valamennyi nyílása (23) pontosan a lejjebb lévő tálca (16) nyílásainak (23) függőleges vetületében helyezkedik el.
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti gőzgenerátor, azzal jellemezve, hogy a tálcák (16) tepsi alakúak és rendelkeznek egy sík fenéklemezzel (22), amely a rajtalévő nyílásoktól (23) eltekintve tömör kialakítású.
7. 7. A 6. igénypont szerinti gőzgenerátor, azzal jellemezve, hogy valamennyi tálca (16) téglalap alakú fémlemezből készül, melynek felfelé hajlított hosszanti szélei a tálca (16) hosszanti oldalperemeit (20), a rá merőleges irányú felfelé hajlított végei pedig a tálca (16) végperemeit (21) képezik.
8. 8. A 7. igénypont szerinti gőzgenerátor, azzal jellemezve, hogy az oldalperemek (20) magassága (S) 0,4.. ,0,6-szorosa a szomszédos tálcák (16) közötti függőleges távolságnak (H).
9. 9. A 7. vagy 8. igénypont szerinti gőzgenerátor, azzal jellemezve, hogy a szomszédos tálcák (16) közötti függőleges távolság (H) egyenlő vagy nagyobb, mint a hőtároló testek (17) átmérője (D).