Vorrichtung zur Änderung des engsten Querschnittes einer Expansionsdüse für Pr allzerkleiner er. In den Prallzerkleinerern zur Verarbeitung irgendwelcher Stoffe wird verdichtetes Gas (in der Regel Luft) nach Durchfluss durch den engsten Querschnitt einer Öffnung ent spannt, die in den meisten Fällen als Düse oder gut abgerundete Mündung ausgebildet ist.
Das strömende Gas erfasst den zu zer kleinernden Rohstoff und schleudert ihn gegen einen Prallkörper. Die Zerkleinerung erfolgt nicht nur beim Aufschlag an diesen Prallkörper, sondern auch durch Stösse und Reibung zwischen aufeinander prallenden Teilen des zu zerkleinernden Stoffes. Die in .dem Prallzerkleinerer beim Durchfluss durch den engsten Querschnitt auftretende kineti sche Energie bildet ein Mass für die Leistung des Zerkleinerers.
Die Regelung dieser Leistung kann durch Veränderung der Drehzahl oder durch Dros selung des zugehörigen Verdichters, ferner durch Veränderung der dem strömenden Gas in dem. Prallzerkleinerer ausgesetzten Ober fläche des Rohgutes und schliesslich durch Veränderung des engsten Durchflussquer- chnittes (Düsen- oder Mündungsquerschnitt) erfolgen. Die letztere Regelungsart hat .den Vorzug, dass sie mit einfachen Mitteln auszu führen ist und auch eine nahezu verlustlose Anpassung der Leistung des Zerkleinerers an den Bedarf gestattet, und zwar auch bei un veränderlicher Drehzahl des zugehörigen Verdichters.
In gewissen Fällen kann aber natürlich auch eine Veränderung des engsten Querschnittes der Durchflussöffnung gleich zeitig mit einer Drehzahländerung oder auch einer Drosselung zweckmässig sein. Es lassen sich dadurch zum Beisspiel bei einem Prall zerkleinerer für Brennstoffe in Verbindung mit einer Feuerung Vorteile bezüglich der Verbrennung erzielen.
Je nach den besonderen Umständen er folgt die Veränderung des engsten Durch flussquerschnittes, so dass für kleinere Lei stung des Zerkleinerers dieser Querschnitt vergrössert, oder aber dass eine umgekehrte Abhängigkeit hergestellt wird. Der erste Fall ist in der Regel bei Verwendung eines Schleuderverdichters gegeben, wenn auch zwecks Erreichung besonderer Wirkungen gerade beim Schleuderverdichter auch das umgekehrte Verfahren gewählt werden kann.
In allen Fälle ist es wesentlich, dass die Veränderung des engsten Querschnittes der Expansionsdüse möglich stetig und ohne Ver änderung ihres Durchmessers erfolgt, da es sich als zweckmässig erwiesen hat, ein be stimmtes festes Verhältnis: zwischen dem Düsendurchmesser und dem Durchmesser des Mischrohres des Prallzerkleinerers stets auf recht zu erhalten.
Erfindungsgemäss wird dies nun bei der Gegenstand .der Erfindung bildenden Vor richtung zur Änderung des engsten Quer schnittes einer Expansionsdüse für Prallzer- kleinerer durch einen kegelartigen, in der Achsrichtung der Düse verschiebbaren Kör per durch dessen Verschiebung die Änderung des engsten Düsenquerschnittes bewirkt wird, ermöglicht. Gleichzeitig mit der Verände rung des engsten Durchflussquerschnittes kann auch eine Änderung der dem Gasstrom aufgesetzten Oberfläche,des Rohgutes durch geführt werden, indem bei Einstellung auf kleinere Leistung diese Oberfläche verklei nert wird.
Dies erfolgt zweckmässig dadurch, dass der verschiebbare Körper mit dem Mischrohr des Prallzerkleinerers in Bewegungsabhän gigkeit gebracht wird. Es kann damit. bei spielsweise der Vorteil verbunden werden, die Nulleistung des Zerkleinerers durch die Schlussstellung des Mischrohres zu verwirk lichen, wenn die Veränderung des engsten Durchflussquerschnittes der Düse entspre chend der Nulleistung aus konstruktiven oder andern Gründen vermieden werden soll mit Rücksicht auf die Betriebsverhältnisse .des zugehörigen Verdichters.
(Unzulässige Drucksteigerung bei Verwendung von Kol ben- oder Kapselverdichtern, Vermeidung der Bombage beim Schleuderverdichter.)- Bei der Anwendung der Vorrichtung ge inäss der Erfindung auf einen Prallzerklei- nerer, der als Einblasemühle für Brennstoffe in einer Feuerung dient, kann in vorteilhaf ter Weise der engste Querschnitt der Düse selbsttätig in Abhängigkeit von der Tem peratur der Feuergase verändert werden, bei spielsweise zu dem Zweck, die Feuergastem- peratur an irgendeiner Stelle konstant zu halten.
Im Falle einer Dampferzeugungsan- lage kann man die Veränderung des engsten Querschnittes der Düse ausserdem auch selbsttätig in Abhängigkeit vom Druck, von der Temperatur oder von der Menge des erzeugten Dampfes vornehmen, indem der kegelartige Körper mit einer von einer sol chen Grösse gesteuerten Vorrichtung verbun den wird. Man kann ,dadurch eine selbsttätige Anpassung der Brennstoffzufuhr in Abhän gigkeit von einer der genannten Betriebsgrö ssen erreichen.
Anstatt die Abhängigkeit nur von einer dieser Betriebsgrössen herzustellen, kann der engste Querschnitt der Düse auch selbsttätig in gleichzeitiger Abhängigkeit von mindestens zwei der genannten Betriebs grössen verändert werden. Der engste Quer schnitt der Düse kann aber auch .schliesslich in Abhängigkeit von irgend einer, mit der Leistung des Antriebmotors des zugehörigen Verdichters in Beziehung .stehenden De- triebsgrösse selbsttätig verändert werden.
Da bei kann die Leistung des Antriebmotors selbst von Hand oder aber auch .selbsttätig in Abhängigkeit von irgend einer Betriebs grösse veränderlich sein.
Beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes zeigt die Zeichnung. Aus den Fig. 1 und 2 sind die Kennlinien des Betriebes eines mit der Vorrichtung ver- sehenen Prallzerkleinerers in Verbindung mit einem Kolben- oder Kapselverdichter, bezw. einem Schleuderverdichter ersichtlich; Fig. <B>3</B> zeigt einen mit dem ersten Bei spiel versehenen Prallzerkleinerer mit einem.
von Hand zu betätigenden Regelkörper zur Veränderung des Düsenquerschnittes; F'ig. 4 zeigt eine Ausführungsform für selbsttätige Betätigung des Regelkörpers in Abhängigkeit von irgendeiner Betriebsgrösse und bei der Ausführungsform nach Fig. 5 findet eine selbsttätige Verände rung des engsten Durchflussquerschnittes unter Bewegungsabhängigkeit des Regelkör pers und des Mischrohres statt.
Die im Prallzerkleinerer umgesetzte Lei stung ist
EMI0003.0004
wobei dpi der Druckabfall im Prallzerkleinerer, V das auf den Ansaugezustaud des Verdichters be zogene Gasvolumen, Ti die absolute An saugetemperatur .des Gases, T2 dessen abso lute Temperatur beim Eintritt in den Prall- zerkleinerer und K eine Konstante ist.
Diese Beziehung gilt allerdings nur annähernd, da streng genommen das durch Anfangstempe ratur und Druckverhältnis bestimmte adi- abatische Wärmegefälle je Gewichtseinheit des Gases zu berechnen wäre. Für eine gene relle Betrachtung und besonders auch für verhältnismässig kleinen Druckabfall, ist aber die aufgestellte Bezeichnung durchaus ge nügend und sehr übersichtlich.
Im allgemei nen wird mit Vorteil das Gas vor dem Ein tritt in den Zerkleinerer stark vorgewärmt, so da,ss Tbeträchtlich höher ist als T1. Es soll die weitere Vereinfachung gemacht wer den, dass das Verhältnis T2 bei Belastungs- T1 änderung des Zerkleinerers wenigstens an nähernd konstant bleibt, eine Annahme, die in Hinsicht auf die hier vorliegende gene relle Betrachtung durchaus zulässig ist.
Dann ergibt sich die einfache Beziehung <I>=</I> K J <I>p, .</I> p, Die Suarme der Strö mungswiderstände, welche dem Zerkleinerer vor- und nachgeschaltet sein können, be- zeiclitleri wir trrit 4 1r2, und mit d <I>p -</I> d pl _%' J .P2 die ganze vom Verdichter zu leistende Druck erhöhung.
Die im Prallzerkleinerer im eng sten Querschnitt der Expansionsdüse er zeugte Geschwindigkeit ist ?.o <I>=</I> K @d pi. Dies gilt zum mindesten für verhältnismässig kleinen Druckabfall mit für diese Betrach- tung genügender Annäherung. Für den eng sten Querschnitt ergibt sich dann die Be ziehung:
EMI0003.0050
(Gleichung 1) oder
EMI0003.0051
(Glei chung 2).
In den Fig. 1 und 2 sind die Kennlinien für Kapsel- oder Kolbenverdichter irgend welcher Art und für Schleuderverdichter aufgetragen. Als Abszisse ist das Ansauge volumen V, als Ordinate der erzeugte Ge samtdruck d <I>p</I> gewählt. Die Drehzahl n dient als Parameter. Der Normalpunkt A hat die Abszisse und Ordinaten von je 100 Ein heiten und auch hie zugehörige Drehzahl ist mit 100 bezeichnet. Der für Widerstände ausserhalb des Prallzerkleinerers aufzuwen dende Druckabfall d <I>p 2</I> ist beim Normal punkt mit etwa 10 Einheiten angenommen. Sein Verlauf in Funktion des durchströmen den Volumens ist eine Parabel.
Der für den Prallzerkleinerer zur Verfügung stehende Druckabfall d pi ergibt sich als die Differenz von Q <I>p</I> und 4 p2 ohne weiteres aus dem Diagramm. Im Falle des Kolben- oder Kap selverdichters (Fig. 1) bleibt das Volumen bei einer bestimmten Drehzahl nahezu kon stant. Der Einfluss der innern Undichthei- ten macht sich so geltend, dass die Kennlinie für n = konstant indem gezeichneten Sinne ein wenig von der vertikalen abweicht.
Für die,Schleuderverdichter (Fig. 2) ergeben .sich dagegen Kennlinien, welche sich mehr\ der Horizontalen angleichen, weil bei konstanter Drehzahl der Druck sich verhältnismässig wenig, dagegen das Volumen in weiten Gren zen ändert.
Es lassen sich nun in einfacher Weise weitere Kennlinien eintragen für konstante, im Prallzerkleinerer umgesetzte Leistung, also für N = korst. Solche Kurven .sind ein getragen für N = 100, 75, 50 und 25. Wei terhin ergibt sich für konstanten Durchfluss- querschnitt. eine Kurvenschar f = konstant. Dabei .sind die Werte von N und f für den Normalpunkt A ebenfalls mit 100 bezeich net.
Den einfachsten Teil bietet 'die Verbin dung des Prallzerkleinerers mit einem Kol ben- oder Kapselverdichter konstanter Dreh zahl. Hier ergibt sich, wie Fig. 1 zeigt, dass für verkleinerte Leistung der engste Durch flussquerschnitt vergrössert werden muss, und zwar in dem angenommenen Beispiel für 1/4 Last von 100 auf 220 Einheiten.
Für den Fall, dass die Drehzahl veränderlich gemacht ist, erkennt man, dass zwecks Vermeidung von Drosselverlusten der engste Durchfluss- querschnitt in dem Gebiete rechts von der Kurve f = 100 für kleinere Leistung ver grössert, in dem Gebiete links von dieser Kurve jedoch verkleinert werden muss. Im allgemeinen wird das beste Resultat nament lich auch im Hinblick auf die Anschaffungs kosten, für den- Fall n - konstant erzielt werden.
Im Falle der Verwendung eines Schleu derverdichters bietet -ebenfalls die konstante Drehzahl (im besonderen bei elektromotori schem Antrieb) die grösste Einfachheit. Hier jedoch kommt man bei Übergang von A aus zu kleineren Leistungen in das Gebiet links der Kurve f = 100. Der engste Durchfluss- querschnitt ist also hier zu verkleinern, und zwar in dem vorliegenden Beispiel für 1/.4 Last von 100 bis auf nahezu 20 Einhei ten.
Handelt es sich beispielsweise um einen Prallzerkleinerer für Brennstoffe in Verbin dung mit einer Feuerung, in welche die im Prallzerkl.einerer entstehende Staubluft un- mittelbar eingeblasen wird, so kann es von grossem Vorteil sein, die Menge dieser Staub luft unveränderlich oder nahezu unveränder lich zu erhalten,
wie sich dies bei Verwen dung eines Kapsel- oder Kolbenverdichters mit unveränderlicher - D'rehzab1 in Verbin- Jung mit einer entsprechenden Querschnitts änderüng von selbst ergibt. Es sind Kohlen staub Feuerungsarten bekannt, bei welchen die Staubluft -mit verhältnismässig grosser Geschwindigkeit in den Feuerraum so einge führt wird, dass die Feuergase rotieren.
In diesem Falle kann es wünschbar oder -sogar notwendige Forderung sein, dass zur Erhal tung der Rotation zum mindesten die Ge schwindigkeit der Staubluft und demgemäss bei unveränderlich angenommenem Quer- schnitt für die Staubluft am Brenner auch die Staubluftmenge wenigstens angenähert unveränderlich bleibt oder doch über ein ge wisses Mass bei abnehmender Leistung nicht vermindert wird. Dies kann umsomehr von Bedeutung .sein, wenn die übrige Verbren nungsluft ebenfalls nicht durch Querschnitts änderung am Brenner,
sondern durch Drosse lung oder Drehzahländerung des zugehörigen Verdichters der Belastung der Feuerung an gepasst wird. Es kann also sehr wohl die be gründete Forderung auftreten, dass auch im Falle der Verwendung eines Schleuderver dichters für den Betrieb des Prallzerklei- nerers das Arbeitsgebiet erheblich unter die Kurve n = 100 und sogar rechts von der Kurve f = 1'00 zu verlegen ist. In letzterem Falle würde also auch bei Verwendung -des Schleuderverdichters der engste Querschnitt bei Verkleinerung der Leistung vergrössert werden.
Es ergibt sich dann gleichzeitig mit der Veränderung des, engsten Durchfluss- querschnittes eine Veränderung der Drehzahl des Verdichters. Die gleichen Betriebspunkte .des Verdichters können aber auch bei kon stanter Drehzahl durch Drosselung, vorzugs weise in der Saugleitung des Verdichters ver wirklicht werden; hierbei sind allerdings Verluste in Kauf zu nehmen. Es bleiben aber immerhin noch die erwähnten verbrennungs technischen Vorteile bestehen.
In Fig. 3 ist 1 das Gehäuse eines Prall- zerkleinerers, an das unten die im Durch messer unveränderliche Expansionsdüse D mit engstem Querschnitt 2 angeschlossen ist.
In der Achse dieser Düse steht der an der Stange 3' befestigte, kegelartige Körper 3, welcher vermöge Gewinde 4 und zugehöriger Mutter 5 durch Betätigung des Handrades 6 achsig verschoben werden kann. 7 ist der Eintrittsstutzen für das von einem Verdich ter geförderte und gegebenenfalls in einem Wärmeaustauscher erwärmte Gas.
8 ist das in der Düsenachse stehende Mischrohr, durch welches das von dem auf verhältnismässig grosse Geschwindigkeit gebrachten Gas bei 9 entnommene Rohrgut gegen den Prallkörper 1.0 geschleudert wird. Das Rohgut tritt bei 11 in den Prallzerkleinerer ein und häuft sich dort in der in der Zeichnung angegebenen Art. 12 sind Schaufeln, welche eine Sichtung .des erzeugten Staubes bewirken, derart, dass zu grobes Gut wieder auf das Rohgut zu rückfällt. Bei 13 tritt das eingeführte Gas mit dem erzeugten Staub gemeinsam aus.
In Fig. 4 steht die Expansionsdüse D mit engstem Querschnitt an der Stelle 20 in Ver bindung mit einem in Achsrichtung der Düse D verschiebbaren kegelartigen Körper 21. Dieser Körper 21 steht durch die Stange 22 in Verbindung mit einem Kalben 23, der in einen Zylinder 24 läuft und einerseits unter der Wirkung der zum Beispiel verstellbaren Feder 25 steht; anderseits kann er durch die Verbindung 26 unter den Einfluss irgend einer Betriebsgrösse gestellt sein und :somit in Abhängigkeit von dieser Betriebsgrösse den engsten Querschnitt der Düse D nach einem gewollten Gesetz verändern. Um die Vorrichtung einem gewollten Gesetz anzu passen, steht vor allem auch die Formgebung des Körpers 21 zur Verfügung.
Als Beispiel sei folgender Fall besprochen: In dem Prall- zerkleinerer wird Kohlenstaub erzeugt, der in die Feuerung einer Dampferzeugungs- anlage unmittelbar eingeblasen wird. Der den Prallzerkleinerer antreibende Verdichter sei ein Schleuderverdichter, welcher von einer Gegendruckturbine von verhältnismässig klei ner Leistung angetrieben wird. Die Kraftab gabe dieser Turbine sei wenigstens ange nähert proportional dem Dampfdrucke vor den Expansionsdüsen dieser Turbine.
Ver bindet man den Düsenraum der Dampftur bine mit 26, so steht die Grösse des engsten Querschnittes im Prallzerkleinerer in Ab hängigkeit von diesem Drucke und dadurch in mittelbarer Abhängigkeit von der auf genommenen Leistung des Schleuderverdich ters. Wird 'beispielsweise an der Dampftur bine von Hand, oder auch selbsttätig in Ab hängigkeit von irgend einer Betriebsgrösse der Dampf erzeugungsanlage,eine kleinere Leistung eingestellt, so sinkt der Druck über dem Kolben 23, die Feder drückt den Körper 21 nach oben, wodurch der engste Quer schnitt der Düse D verkleinert wird.
Dies kann bei unveränderlicher Drehzahl .des Schleuderverdichters aber auch in weitem Be reiche bei veränderlicher Drehzahl .die er wünschte Einstellung sein. Wollte man da gegen mit Rücksicht auf die Erhaltung mög lichst hoher Gasgeschwindigkeiten in der Feuerung den Betrieb in das Gebiet rechts von der Kurve f = 100 (Fig. 2) verlegen, so wäre die Vorrichtung insoweit umgekehrt einzurichten, dass die Feder 25 über dem Kol ben 23 angeordnet würde, während der Druck im Düsenraum der Dampfturbine un ter dem Kolben wirken würde.
In Fig. 5 ist 30 der engste Querschnitt der Expansionsdüse D, in welcher der kegel artige Körper 31 koaxial verschiebbar an geordnet ist. An der letzteren tragenden Stange 32 ist ein Kern 33 angebracht, wel cher in einem Solenoid 34 achsial beweglich angeordnet ist.
Dieses Solenoid kann bei spielsweise unter dem Einfluss des aufge nommenen Motorstromes des zum Prallzer- kleinerer gehörigen Verdichters stehen, .der art, dass der engste Durchflussquerschnitt der Düse in Abhängigkeit von der an dem ge nannten Elektromotor eingestellten Belastung sich verändert.
Das koaxial zur Düse 30 ver schiebbar angeordnete Mischrohr 35 des Prallzerkleinerers, welches durch Rippen ge führt ist, steht durch das Gestänge 37, 38, 39, welches sich auf die festen Drehpunkte 40, 41 stützt, mit dem verschiebbaren Kör per 31 in Verbindung, und zwar so, dass bei Vergrösserung des engsten Querschnittes das Rohr sich nach unten bewegt und dadurch die dem Gasstrom ausgesetzte Oberfläche des Rohgutes verkleinert. Die Anordnung kann so getroffen sein, @dass in der untersten mög lichen Stellung des Körpers 31 das Rohr 35 .die Kohlenzufuhr ganz abschliesst.
Als eine weitere konstruktive Ausfüh rungsform der selbsttätigen Veränderung des engsten Düsenquerschnittes sei noch das Bei- spiel- der Verbindung der Verstellorgane für den Körper 31 mit einem Thermostaten er wähnt.
Bei allen Beispielen wird wie ersichtlich der engste Querschnitt der Expansionsdüse durch Verschieben des kegelartigen Körpers verändert.
Device for changing the narrowest cross-section of an expansion nozzle for Pr allzerkleiner he. In the impact crushers for processing any kind of material, compressed gas (usually air) is expanded after flowing through the narrowest cross-section of an opening, which in most cases is designed as a nozzle or well-rounded mouth.
The flowing gas grabs the raw material to be shredded and hurls it against an impact body. The crushing takes place not only when it hits this impact body, but also through impacts and friction between parts of the material to be crushed that hit one another. The kinetic energy that occurs in the impact shredder when flowing through the narrowest cross-section is a measure of the shredder's performance.
The regulation of this power can be by changing the speed or by throttling the associated compressor, also by changing the gas flowing in the. The surface of the raw material exposed to the impact shredder and finally by changing the narrowest flow cross-section (nozzle or mouth cross-section). The latter type of regulation has the advantage that it can be carried out with simple means and also allows the power of the shredder to be adapted to requirements with almost no loss, even when the speed of the associated compressor does not change.
In certain cases, however, a change in the narrowest cross-section of the flow opening at the same time as a change in speed or a throttling can be useful. In this way, for example in the case of an impact shredder for fuels in connection with a furnace, advantages with regard to combustion can be achieved.
Depending on the particular circumstances, there is a change in the narrowest flow cross-section, so that this cross-section is increased for smaller power of the shredder, or that a reverse dependency is established. The first case is usually given when using a centrifugal compressor, even if the reverse process can also be selected for the purpose of achieving special effects, especially with the centrifugal compressor.
In all cases, it is essential that the change in the narrowest cross-section of the expansion nozzle is possible continuously and without changing its diameter, since it has proven to be useful, a certain fixed ratio: between the nozzle diameter and the diameter of the mixing tube of the impact crusher always to get right.
According to the invention this is now with the subject .der invention forming before direction to change the narrowest cross-section of an expansion nozzle for impact shredder smaller by a cone-like, in the axial direction of the nozzle displaceable body by shifting the change in the narrowest nozzle cross-section is made possible. At the same time as the change in the narrowest flow cross-section, the surface of the raw material placed on the gas flow can also be changed by reducing this surface when the output is set to a lower level.
This is expediently done in that the displaceable body is brought into motion dependency with the mixing tube of the impact crusher. It can with it. For example, the advantage can be combined of realizing the zero output of the shredder through the final position of the mixing tube if the change in the narrowest flow cross-section of the nozzle according to the zero output is to be avoided for structural or other reasons, taking into account the operating conditions of the associated compressor.
(Inadmissible increase in pressure when using piston or capsule compressors, avoidance of bulging in centrifugal compressors.) When using the device according to the invention on an impact crusher, which serves as an injection mill for fuels in a furnace, can advantageously the narrowest cross-section of the nozzle can be changed automatically depending on the temperature of the flue gases, for example for the purpose of keeping the flue gas temperature constant at any point.
In the case of a steam generation system, the narrowest cross section of the nozzle can also be changed automatically as a function of the pressure, the temperature or the amount of steam generated by connecting the conical body to a device controlled by such a size becomes. You can thereby achieve an automatic adjustment of the fuel supply as a function of one of the operating parameters mentioned.
Instead of producing the dependency on only one of these operating parameters, the narrowest cross section of the nozzle can also be changed automatically in dependence on at least two of the named operating parameters. The narrowest cross section of the nozzle can, however, also be changed automatically as a function of any drive variable that is related to the output of the drive motor of the associated compressor.
Since the power of the drive motor itself can be variable by hand or also .selbsttätig depending on any operating variable.
The drawing shows examples of embodiments of the subject matter of the invention. 1 and 2, the characteristic curves of the operation of an impact crusher provided with the device in connection with a piston or capsule compressor, respectively. a centrifugal compressor can be seen; Fig. 3 shows an impact crusher provided with the first example with a.
Manually operated control body to change the nozzle cross-section; F'ig. 4 shows an embodiment for automatic actuation of the control body as a function of any operating variable and in the embodiment according to FIG. 5 there is an automatic change in the narrowest flow cross-section with the movement of the control body and the mixing tube.
The power converted in the impact crusher is
EMI0003.0004
where dpi is the pressure drop in the impact crusher, V is the gas volume related to the intake of the compressor, Ti is the absolute intake temperature of the gas, T2 is its absolute temperature on entry into the impact crusher and K is a constant.
This relationship is only approximate, however, since, strictly speaking, the adiabatic heat gradient determined by the initial temperature and pressure ratio per unit weight of the gas would have to be calculated. For a general view and especially for a relatively small pressure drop, the designation is quite sufficient and very clear.
In general, the gas is advantageously strongly preheated before it enters the shredder, so that ss T is considerably higher than T1. The aim is to further simplify the fact that the ratio T2 remains at least approximately constant when the load T1 changes on the shredder, an assumption which is entirely permissible with regard to the general consideration given here.
Then the simple relation <I> = </I> KJ <I> p,. </I> p, The arms of the flow resistances, which can be connected upstream and downstream of the shredder, beziclitleri we trrit 4 1r2 , and with d <I> p - </I> d pl _% 'J .P2 the entire pressure increase to be provided by the compressor.
The speed generated in the impact crusher in the narrowest cross section of the expansion nozzle is? .O <I> = </I> K @d pi. This applies at least to a relatively small pressure drop with an approximation that is sufficient for this consideration. The relationship then results for the narrowest cross-section:
EMI0003.0050
(Equation 1) or
EMI0003.0051
(Equation 2).
1 and 2, the characteristic curves for capsule or piston compressors of any type and for centrifugal compressors are plotted. The suction volume V is selected as the abscissa and the total pressure d <I> p </I> generated as the ordinate. The speed n serves as a parameter. The normal point A has the abscissa and ordinate of 100 units each and the associated speed is designated by 100. The pressure drop d <I> p 2 </I> required for resistances outside the impact crusher is assumed to be around 10 units at the normal point. Its course as a function of the volume flowing through it is a parabola.
The pressure drop d pi available for the impact crusher results from the diagram as the difference between Q <I> p </I> and 4 p2. In the case of the piston or capsule compressor (Fig. 1), the volume remains almost constant at a certain speed. The influence of the internal leaks asserts itself in such a way that the characteristic curve for n = constant deviates a little from the vertical one in the sense shown.
For the centrifugal compressor (Fig. 2), on the other hand, there are characteristic curves which more closely align with the horizontal, because at constant speed the pressure changes relatively little while the volume changes within wide limits.
It is now easy to enter further characteristics for constant power converted in the impact crusher, i.e. for N = korst. Such curves are shown for N = 100, 75, 50 and 25. Furthermore, the result is a constant flow cross-section. a family of curves f = constant. The values of N and f for normal point A are also denoted by 100.
The simplest part is the connection of the impact shredder with a piston or capsule compressor with constant speed. Here, as shown in FIG. 1, the narrowest flow cross-section has to be increased for reduced power, namely in the assumed example for 1/4 load from 100 to 220 units.
In the event that the speed is made variable, it can be seen that, in order to avoid throttling losses, the narrowest flow cross-section in the area to the right of the curve f = 100 is increased for lower power, but in the areas to the left of this curve it is reduced got to. In general, the best result will also be achieved with regard to the acquisition costs, in which case n - will be constant.
If a centrifugal compressor is used, the constant speed (especially with an electric motor drive) also offers the greatest simplicity. Here, however, at the transition from A to lower powers in the area to the left of the curve f = 100. The narrowest flow cross-section must therefore be reduced here, namely in the present example for 1 / .4 load from 100 to almost 20 units.
If, for example, it is an impact crusher for fuels in connection with a furnace into which the dust air generated in the impact crusher is blown directly, it can be of great advantage to keep the amount of this dust air unchangeable or almost unchangeable receive,
how this results automatically when using a capsule or piston compressor with an unchangeable - D'rehzab1 in connection with a corresponding cross-section change. Coal dust firing types are known in which the dust air is introduced into the furnace at a relatively high speed so that the fire gases rotate.
In this case, it may be desirable or even a necessary requirement that at least the speed of the dust air and, accordingly, if the cross section for the dust air at the burner is assumed to be unchangeable, the amount of dust air remains at least approximately unchangeable in order to maintain the rotation, or at least beyond a certain amount is not reduced to a certain extent with decreasing performance. This can be all the more important if the remaining combustion air is also not due to a change in the cross section of the burner,
but by throttling or changing the speed of the associated compressor, the load on the furnace is adjusted. The well-founded requirement can therefore arise that, even if a centrifugal compressor is used to operate the impact crusher, the working area must be relocated well below curve n = 100 and even to the right of curve f = 1'00 . In the latter case, the narrowest cross-section would be enlarged when the power is reduced, even when using the centrifugal compressor.
Simultaneously with the change in the narrowest flow cross-section, there is then a change in the speed of the compressor. The same operating points of the compressor can also be implemented at a constant speed by throttling, preferably in the suction line of the compressor; here, however, losses are to be accepted. However, the mentioned combustion-technical advantages still remain.
In FIG. 3, 1 is the housing of an impact crusher, to which the expansion nozzle D, which is invariable in diameter and with the narrowest cross section 2, is connected at the bottom.
In the axis of this nozzle is the conical body 3 fastened to the rod 3 ', which can be axially displaced by means of the thread 4 and the associated nut 5 by actuating the handwheel 6. 7 is the inlet connection for the gas that is conveyed by a compressor and possibly heated in a heat exchanger.
8 is the mixing tube standing in the nozzle axis, through which the pipe material removed by the gas brought to a relatively high velocity at 9 is thrown against the impact body 1.0. The raw material enters the impact crusher at 11 and accumulates there in the manner indicated in the drawing. 12 are shovels which cause a sifting of the generated dust in such a way that too coarse material falls back onto the raw material. At 13, the gas introduced emerges together with the dust generated.
In Fig. 4, the expansion nozzle D with the narrowest cross-section at the point 20 is connected to a cone-like body 21 displaceable in the axial direction of the nozzle D. This body 21 is connected by the rod 22 to a calve 23 which is inserted into a cylinder 24 runs and on the one hand is under the action of the adjustable spring 25, for example; on the other hand, it can be placed under the influence of any operating variable through the connection 26 and thus change the narrowest cross section of the nozzle D according to a desired law as a function of this operating variable. In order to adapt the device to a desired law, the shape of the body 21 is also available.
The following case is discussed as an example: In the impact crusher, coal dust is generated which is blown directly into the furnace of a steam generation plant. The compressor driving the impact crusher is said to be a centrifugal compressor, which is driven by a back pressure turbine of relatively small power. The power output of this turbine is at least approximated proportionally to the steam pressure in front of the expansion nozzles of this turbine.
If you connect the nozzle chamber of the steam turbine with 26, the size of the narrowest cross-section in the impact crusher is dependent on these pressures and thus indirectly dependent on the power consumed by the centrifugal compressor. If 'for example on the steam turbine by hand, or automatically depending on some operating variable of the steam generating plant, a smaller power is set, the pressure above the piston 23 drops, the spring pushes the body 21 upwards, making the narrowest Cross section of the nozzle D is reduced.
If the speed of the centrifugal compressor does not change, this can also be the desired setting over a wide range if the speed is variable. If, on the other hand, with a view to maintaining the highest possible gas velocities in the furnace, the operation was to be relocated to the area to the right of the curve f = 100 (Fig. 2), the device would have to be set up the other way round so that the spring 25 above the column ben 23 would be arranged, while the pressure in the nozzle space of the steam turbine would act under the piston.
In Fig. 5, 30 is the narrowest cross section of the expansion nozzle D, in which the cone-like body 31 is arranged to be coaxially displaceable. On the latter supporting rod 32, a core 33 is attached, wel cher in a solenoid 34 is arranged axially movable.
This solenoid can, for example, be under the influence of the absorbed motor current of the compressor belonging to the impact crusher, so that the narrowest flow cross-section of the nozzle changes depending on the load set on the electric motor mentioned.
The coaxially to the nozzle 30 slidably arranged mixing tube 35 of the impact crusher, which is guided by ribs ge, is through the linkage 37, 38, 39, which is based on the fixed pivot points 40, 41, with the sliding body 31 in connection, in such a way that when the narrowest cross-section is enlarged, the tube moves downwards, thereby reducing the surface of the raw material exposed to the gas flow. The arrangement can be made so that in the lowest possible position of the body 31, the pipe 35 completely closes off the supply of coal.
As a further constructive embodiment of the automatic change of the narrowest nozzle cross-section, the example of the connection of the adjusting elements for the body 31 with a thermostat should be mentioned.
In all examples, as can be seen, the narrowest cross section of the expansion nozzle is changed by moving the cone-like body.