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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Rauchgasverbrennungssystem sowie
ein Rauchgasverbrennungsverfahren und schafft in der bevorzugten Ausführung ein
Rauchgasverbrennungssystem sowie ein Rauchgasverbrennungsverfahren,
mit denen die ökologische
Qualität
von gasförmigem
Fluid verbessert wird, das aus einer Verbrennungsanlage austritt.
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Die
Dokumente GB 906,993 sowie
US 4,285,282 nach
dem Stand der Technik offenbaren jeweils ein Rauchgasverbrennungssystem
sowie ein Rauchgasverbrennungsverfahren gemäß dem Oberbegriff der beigefügten Ansprüche.
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Einem
ersten Aspekt der Erfindung zufolge wird ein Rauchgasverbrennungssystem
gemäß dem unabhängigen Anspruch
1 geschaffen. Weitere neuartige und vorteilhafte Merkmale sind in
den abhängigen
Ansprüchen
2 bis 3 aufgeführt.
Einem zweiten Aspekt der Erfindung zufolge wird ein Verfahren zum Verbrennen
von Rauchgas gemäß dem beigefügten unabhängigen Anspruch
4 geschaffen. Weitere neuartige und vorteilhafte Verfahrensschritte
sind in den beigefügten
Ansprüchen
5 bis 7 aufgeführt.
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Das
Rauchgasverbrennungssystem enthält in
der bevorzugten Ausführung
der Erfindung eine Stimuliereinrichtung (Excitor), die in der Reburn-Einheit
einer Verbrennungsanlage angeordnet ist, von ihr umgeben wird und
mit ihr verbunden ist. Der minimale Zweck der Stimuliereinrichtung
besteht darin, dass sie die Querschnittsfläche verringert, die das sauerstoffhaltige
Gas durchlaufen muss, um zu den brennbaren Kohlenwasserstoffen zu
gelangen. Des Weiteren schafft sie eine reflektierende Fläche, die es
ermöglicht,
dass die Wärme,
die entweder in die Reburn-Einheit eintritt oder darin erzeugt wird,
zu den gasförmigen
Molekülen
gelangt, um die vollständige Verbrennung
weiter zu fördern.
In der Reburn-Einheit sollte der Großteil der Länge der Stimuliereinrichtung auf
dem Weg von dem Einlass der Reburn-Einheit zum Auslass der Reburn-Einheit
keinen Kontakt mit der Wand der Reburn-Einheit haben. Der Zweck
der Stimuliereinrichtung besteht darin, die Querschnittsfläche auf
Ebenen quer zum Weg zu verringern, der von der Einlassöffnung zur
Auslassöffnung
der Reburn-Einheit verläuft.
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Die
Stimuliereinrichtung kann in dieser Konstruktion dazu dienen, das
sauerstoffhaltige Gas in die Reburn-Einheit einzuleiten. Dies geschieht über Düsen, die
in Fluidverbindung mit dem Sauerstoffanreicherungsmechanismus stehen
und eine Anordnung an der Oberfläche
der Stimuliereinrichtung haben. Die Düsen leiten die Luft in den
Zwischenraum zwischen der Innenfläche der Reburn-Einheit und
der Stimuliereinrichtung ein, und zwar in einem nicht rechten Winkel
zur Richtung des Weges vom Einlass zum Auslass der Stimuliereinrichtung.
Indem so die "T"-Konstruktion vermieden
wird, unterstützt
die Luft, die in die Reburn-Einheit über die Düsen eintritt, die Turbulenz
des Gases, ohne seine Vorwärtsbewegung
zu verzögern
oder zu verhindern.
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Die
Stimuliereinrichtung muss jedoch die Luft oder das andere sauerstoffhaltige
Gas nicht in die Reburn-Einheit einleiten, um eine wichtige und nützliche
Funktion zu erfüllen.
Sie kann in der Reburn-Einheit passiv bleiben, um die dort erzeugte oder
in diese eingeleitete Wärme
zu reflektieren. Dadurch werden die Gase auf einer erhöhten Temperatur
gehalten, bei der sie wirkungsvolle und gründliche Verbrennung durchlaufen.
Um dies zu erreichen, sollte die Oberfläche der Stimuliereinrichtung,
die dem Inneren der Reburn-Einheit zugewandt ist, eine Zusammensetzung
aus wärme-
und korrosionsbeständigem
Material haben. Dadurch wird ihre Zerstörung bei den Temperaturen und
in den Gasumgebungen vermieden, bei denen die Reburn-Einheit arbeitet.
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Anders
gesagt, sollte die Stimuliereinrichtung die Wärme aus der Reburn-Einheit
nicht absorbieren und in ihr Inneres leiten. Statt dessen sollte
sie eine relativ niedrige Wärmeleitfähigkeit
haben, um die Reflexion der Wärme
von ihrer Oberfläche
zurück in
die Gase zu bewirken, die Verbrennung durchlaufen. Als geeigneten
Grenzwert sollte die Oberfläche der
Stimuliereinrichtung, die dem Innenraum der Reburn-Einheit zugewandt
ist, eine Materialzusammensetzung mit einer Wärmeleitfähigkeitskonstante k von weniger
als 8·7
w/mK
haben, wobei k durch
definiert ist und q der Wärmestrom
in Watt (Btu/Hr) durch eine Fläche
der Dicke I in Meter (inch), A Fläche in Quadratmeter (square
feet) und T Temperatur in Grad Celsius (Grad F) sind.
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Eine
Rauchgasverbrennungsvorrichtung mit Doppel-Reburn-Abschnitten oder
einer Stimuliereinrichtung oder ohne diese kann, wenn sie eine geringe Zufuhr
an gasförmigem
Fluid hat, wirkungsvoller arbeiten, wenn sie einen niedrigeren Durchsatz
an Gasen zulässt.
Um diese Aufgabe zu erfüllen,
enthält die
Rauchgasverbrennungsvorrichtung eine Drosseleinrichtung, die mit
ihrer Auslassöffnung
gekoppelt ist, um selektiv die Querschnittsfläche dieser Auslassöffnung zu
verringern. Dadurch werden die Gase über einen Zeitraum in der Reburn-Einheit
gehalten, der ausreicht, um vollständige Verbrennung zu erreichen,
auch wenn sie minimale Zufuhr aufweist. Dies lässt sich auch beim anfänglichen
Betrieb der Einheit nach dem Abkühlen
und vor dem Einleiten von Abfall einsetzen. Die Einheit kann dann
Betriebstemperatur erreichen, bei der Umweltverschmutzung vermieden wird.
Wenn die Drosselwirkung umgekehrt wird und die Auslassöffnung der
Reburn-Einheit wieder ihre vollständige Größe annehmen kann, ist normaler
Betrieb des Systems möglich.
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Statt
nur als Rauchgasverbrennungsvorrichtung zu arbeiten, können die
oben aufgeführten
Bauteile auch Teil eines integrierten Verbrennungssystems sein.
In diesem Fall enthält
das Verbrennungssystem zusätzlich
zu der Reburn-Einheit, unabhängig
davon, welche der oben aufgeführten
Verbesserungen sie enthält,
des Weiteren eine Haupt-Verbrennungskammer
mit einem Einlass zum Einleiten von festem Abfall. Eine Auslassöffnung aus
der Hauptkammer ermöglicht
das Austreten der gasförmigen Verbrennungsprodukte
aus dieser. Die Auslassöffnung
aus der Haupt-Verbrennungskammer ist dann mit der Einlassöffnung der
Reburn-Einheit gekoppelt und steht in Fluidverbindung mit ihr.
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Ein
Verfahren zum Verbrennen von Rauchgasen unter Verwendung von Doppel-Reburn-Tunneln
schließt
das Leiten der Rauchgase von einem Ausgang einer Quelle direkt in
die Einlassöffnungen eines
ersten und eines zweiten Reburn-Abschnitts ein. Um eine gewünschte Temperatur
aufrechtzuerhalten, ist für
das Verfahren im Allgemeinen das Verbrennen eines Brennstoffs in
diesen zwei Reburn-Abschnitten erforderlich. Um die Verbrennung
der Gase zu fördern,
muss ein sauerstoffhaltiges Gas in die Reburn-Abschnitte eingeleitet
werden. Abschließend treten
die gasförmigen
Verbrennungsprodukte in den Reburn-Abschnitten über Auslassöffnungen nach außen.
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Um
Verbrennung mit einer Stimuliereinrichtung zu bewirken, sind natürlich keine
Doppel-Reburn-Abschnitte erforderlich. Statt dessen treten die über den
Ausgang einer Quelle austretenden Rauchgase in die Einlassöffnung einer
Reburn-Einheit ein. Dort treten sie um eine Stimuliereinrichtung
herum, die in der Reburn-Einheit angeordnet ist, von ihr umgeben
wird und mit ihr gekoppelt ist. Der Großteil der Länge der Stimuliereinrichtung,
die sich von dem Einlass der Reburn-Einheit bis zu ihrem Auslass
erstreckt, ist nicht mit der Wand der Reburn-Einheit in Kontakt.
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Um
die geeignete Temperatur aufrechtzuerhalten, wird normalerweise
ein Brennstoff in der Reburn-Einheit verbrannt. Dann muss, wie zuvor,
ein sauerstoffhaltiges Gas in die Reburn-Einheit eintreten, um Verbrennung
der Kohlenwasserstoffe zu erreichen. Das sauerstoffhaltige Gas tritt
in den Zwischenraum zwischen der Innenfläche der Reburn-Einheit und der Stimuliereinrichtung
in einem nicht rechten Winkel relativ zu der Richtung des Stroms
des Gases in diesen Zwischenraum ein. Abschließend treten die gasförmigen Verbrennungsprodukte
aus der Reburn-Einheit aus.
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Einem
alternativen Aspekt zufolge läuft
die Verbrennung von Rauchgasen in einer Reburn-Einheit ab, wie sie
oben allgemein dargestellt ist. Die Verbrennung von Brennstoff in
dieser Einheit hält
die gewünschte
Temperatur aufrecht. Das Einleiten des sauerstoffhaltigen Gases
ermöglicht
die erforderliche Verbrennung der Rauchgase. Gemäß der Erfindung kann die Fläche der
Auslassöffnung,
durch die die gasförmigen
Verbrennungsprodukte aus der Reburn-Einheit austreten, selektiv
verringert werden, um die Temperatur in der Einheit auf dem gewünschten
Wert zu halten, wobei nur wenig oder kein zusätzlicher Brennstoff zugesetzt
wird.
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Das
Verbrennen von Abfall gemäß den oben aufgeführten Entwicklungen
macht zusätzlich
zu den oben erläuterten
Vorgängen
zur Rauchgasverbrennung die Zufuhr von Abfall über eine Einlassöffnung in
die Haupt-Verbrennungskammer erforderlich. Hier verbrennt der Abfall
und erzeugt gasförmige
Verbrennungsprodukte. Diese Verbrennungsprodukte können aus
der Haupt-Verbrennungskammer über
eine Auslassöffnung
austreten und direkt in eine Einlassöffnung der Reburn-Einheit eintreten.
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Die
Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten
Ausführung
einer Verbrennungsanlage besser verständlich, die eine Ausführung des
Rauchgasverbren nungssystems gemäß der vorliegenden
Erfindung einschließt,
wobei Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen genommen wird, bei denen:
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1 eine
Perspektivansicht einer Verbrennungsanlage ist;
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2 eine
Draufsicht auf eine Reburn-Einheit mit zwei separaten Reburn-Tunneln
ist, wobei jeder Tunnel zwei separate Reburn-Stufen aufweist;
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3 eine
Seitenansicht der in 2 gezeigten Reburn-Einheit ist
und auch weitere Stufen zum Verarbeiten der Abgase zeigt,
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4 eine
Schnittansicht der Doppel-Reburn-Tunnel in 3 entlang
der Linie 4-4 ist,
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5 eine
teilweise als Schnitt ausgeführte Nahansicht
der Klappe ist, die dazu dienen kann, einen oder auch beide der
Doppel-Reburn-Tunnel in 1 bis 4 zu verschließen,
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6 die
Auslassöffnungen
der Doppel-Reburn-Tunnel und der Drosselklappen zeigt, die jede der
Auslassöffnungen
teilweise verschließen
können,
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7 eine
Klappe darstellt, die dazu dienen kann, die Einlassöffnung zu
einem der Doppel-Reburn-Tunnel zu verschließen oder die Auslassöffnungen
teilweise zu sperren,
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8 eine
Schnittansicht eines Reburn-Tunnels mit einer Stimuliereinrichtung
im Inneren ist, wobei Luft sowohl über die Wand der Reburn-Einheit
als auch die Wand der Stimuliereinrichtung eintritt,
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9 eine
als Schnitt ausgeführte
Seitenansicht eines Abschnitts eines Reburn-Tunnels mit einer Stimuliereinrichtung
darin ist, wobei Luft in den Reburn-Tunnel über Düsen eintritt, die nur an der
Stimuliereinrichtung angeordnet sind,
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10 eine
Schnittansicht des in 9 dargestellten Reburn-Tunnels
entlang der Linie 10-10 ist,
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11 bis 15 schematische
Schnittansichten von Reburn-Tunneln mit Stimuliereinrichtungen sind,
die insbesondere verschiedene Verfahren zum Vergrößern der
Querschnittsfläche
der Reburn-Tunnel auf dem Weg von der Einlassöffnung zu der Auslassöffnung zeigen,
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16 eine
teilweise als Schnitt ausgeführte isometrische
Ansicht einer Verbrennungs-Hauptkammer ist, die einen Rost in der
Nähe der
Einlassöffnung
in die Kammer aufweist, der sich jedoch über dem Boden der Kammer befindet,
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17 eine
als Schnitt ausgeführte
Vorderansicht der Verbrennungskammer in 16 zeigt,
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18 eine
Seitenansicht eines Schaufelmechanismus zum Entfernen von Asche
aus der Ausgabegrube eines Verbrennungsanlage ist,
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19 eine
Seitenansicht einer Ascheschaufel ist, die in dem Mechanismus in 18 eingesetzt
wird,
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20 eine
Draufsicht auf die Schaufel in 19 zeigt,
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21 eine
Vorderansicht der Bahnführung der
Schaufel in 20 entlang der Linie 21-21 ist,
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22 eine
Seitenansicht eines weiteren alternativen Aschenentfernungsmechanismus
darstellt,
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23 eine
vergrößerte Ansicht
des in 22 gezeigten Schüttmechanismus
ist,
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24 eine
Seitenansicht einer alternativen Asche-Entfernungsschaufel zum Einsatz
in dem in 18, 22 und 23 dargestellten
Mechanismus ist.
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Ausführliche
Beschreibung
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1 zeigt
allgemein mit 30 eine Verbrennungsanlage. Abfall und kohlenwasserstoffhaltige Flüssigkeiten
treten über
die Beschickungseinrichtung 31 in die Verbrennungsanlage 30 ein
und treten in die Hauptkammer 32 ein. Während des Großteils seines
Aufenthaltes in der Verbrennungsanlage 30 verbleibt fester
Abfall auf den schwingenden Herdböden 33 und 34.
Nach Abschluss der Verbrennung fällt die
verbleibende Asche in die Grube 35, wo der Entfernungsmechanismus,
der allgemein mit 36 gekennzeichnet ist, sie anhebt und
in den Wagen 37 lädt.
Die Tür 38 ermöglicht Zugang
zum Innenraum der Hauptkammer 32 für die übliche Wartung.
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Die
durch die Verbrennung in der Hauptkammer erzeugten Gase durchlaufen
die Doppel-Reburn-Tunnel 41 und 42 sowie die weiteren
Behandlungs-, Rückführ- und
Wärmeableitstufen 43. Schließlich treten
sie durch den Schornstein 44 aus. Aus dem Verbrennungssystem 30 zurückgewonnene Wärme kann
in das Rohr 45 eintreten.
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Die
Reburn-Tunnel 41 und 42 schließen, wie in 2 und 3 zu
sehen ist, die ersten Reburn-Stufen 51 und 52 bzw.
die zweiten Reburn-Stufen 53 und 54 ein. Die Brenner 55 und 56 am
Anfang der ersten Stufen 51 und 52 halten die
Temperatur in den Tunneln 41 und 42 auf dem gewünschten
Niveau für
ordnungsgemäßen Betrieb.
Sie bringen beim jeweiligen Beginn des Betriebs auch die Reburn-Temperaturen
auf die richtigen Werte. Umweltschutzvorschriften machen es häufig erforderlich,
dass die Verbrennungsanlage ihre Betriebstemperatur nach einem Stillstand
bereits vor dem Einleiten der ersten Abfallmenge erreicht. Die Brenner 55 und 56 können bei
dieser Aufgabe unterstützend
wirken.
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Die
Gebläse 57 und 58 leiten
Luft in die ersten Stufen 51 und 52 zur Verbrennung
ein, und die Gebläse 59 sowie 60 erfüllen die
gleiche Funktion für die
zweiten Stufen 53 und 54. Die Gase aus den zweiten
Stufen 53 und 54 treten durch den Auslass 63 und 64 hindurch.
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Die
zweiten Reburn-Stufen 53 und 54 haben, wie zu
sehen ist, größere Querschnittsflächen als
die ersten Reburn-Stufen 51 und 52 der Tunnel 41 bzw. 42.
Dadurch können
die zweiten Reburn-Stufen 53 und 54 die größeren Mengen
an Gasen aufnehmen, die aus der Einleitung von Luft und durch die
Verbrennung von verdampften Kohlenwasserstoffen in den Tunneln 41 und 42 resultieren.
Dies stellt ein Verfahren der Vergrößerung des Volumens der Reburn-Tunnel
von ihren Einlassen zu ihren Auslassen dar. Andere Verfahren, mit
denen die gleiche Aufgabe erfüllt
wird, werden weiter unten unter Bezugnahme auf 11 bis 15 erläutert.
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Nach
dem Austreten aus den zweiten Stufen 53 und 54 treten
die Gase dann in den folgenden Behandlungsabschnitt 43 ein,
wie dies oben erwähnt
ist.
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Die
Gase aus der Hauptkammer 32 treten, wie in 4 und 5 zu
sehen ist, durch die Auslassöffnungen 67 und 68 hindurch,
die auch die Einlassöffnung
in die Reburn-Einheiten 41 bzw. 42 bilden. Die
Klappen 59 und 70 decken, wenn sie sich in der
in 3 bis 5 dargestellten Position befinden,
die Öffnung 67 bzw. 68 ab
und verschließen
sie. In Funktion bleibt natürlich
wenigstens eine der Klappen 69 und 70 offen. Wenn
sich ausreichend brennbares Material in der Hauptkammer 32 befindet, öffnen sich
beide und lassen die Gase durch die Reburn-Tunnel 41 und 42 hindurchtreten.
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Um
ihre Bewegung auszuführen,
enthalten die Klappen 69 und 70 axiale Verlängerungen 71 und 72.
Die Hebelarme 75 und 76 sind dann starr mit den Verlängerungen 71 und 72 verbunden.
Die Stangen 77 und 78 verbinden die Hebelarme 75 und 76 mit den
Kolben 79 und 80, die an ihren anderen Enden starr
mit den Halterungen 81 und 82 verbunden sind. Die
Verlängerung
der Kolben 79 und 80 in 3 bis 5,
insbesondere letztere, bewirkt die Drehung des Hebelarms 76 und
seines nicht dargestellten Gegenstücks um die Mitte der Achse 72 herum,
so dass die Klappen 69 und 70 geöffnet werden.
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Die
Gegengewichte 83 und 84 sind drehbar mit den anderen
Enden der Hebelarme 75 und 76 verbunden. Sie gleichen
das Gewicht der Klappen 69 und 70 aus und erleichtern
ihre gesteuerte Bewegung.
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Ein
erheblicher Teil des Gewichtes der Klappen 69 und 70 ergibt
sich dadurch, dass sie einen Überzug
aus dem feuerfesten Material 86 aufweisen, wie dies in 5 dargestellt
ist. Dies ermöglicht
natürlich
Schutz vor den hohen Temperatur und der Korrosivität der Gase,
die um sie herumtreten.
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Um
die Klappen 69 und 70 weiter schützen zu
können,
enthalten sie Luftkanäle,
wie dies weiter unten unter Bezugnahme auf 7 erläutert wird. Das
Hindurchtreten von Luft durch die Klappen 69 und 70 hält sie auf
einer Temperatur, die niedrig genug ist, um ihre Zerstörung zu
verhindern.
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Desgleichen
decken die Klappen 91 und 92 die Auslassöffnung 63 und 64 der
Reburn-Tunnel 41 bzw. 42 ab.
Die Klappen 91 und 92 decken, wie in 6 dargestellt,
jedoch, selbst wenn sie sich in der dort dargestellten geschlossenen
Position befinden, nur bis ungefähr
maximal 60% der Auslassöffnungen 63 und 64 ab.
Sie halten, wenn sie geschlossen sind, die Gase über längere Zeit in den Reburn-Tunneln 41 und 42,
um zu gewährleisten,
dass sie vollständig verbrennen.
Normalerweise ist dieses Halten wünschenswert, wenn die Tunnel 41 und 42,
und häufig auch
die Hauptkammer 32, bei einer erheblich geringeren als
der maximalen Menge an Abfall oder Verbrennungsgasen arbeiten, die
das System verarbeiten kann.
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Die
Klappen 91 und 92 arbeiten je nach den Bedingungen
in den entsprechenden Reburn-Tunneln 41 und 42 unabhängig voneinander.
Sie können beispielsweise
der Steuerung von Temperatursensoren unterliegen, die in ihren jeweiligen
Tunneln angeordnet sind. Eine sinkende Temperatur kann anzeigen,
dass die entsprechende Klappe geschlossen werden muss, um die Wärme in dem
jeweiligen Tunnel aufrechtzuerhalten. Andererseits kann, wenn das Verbrennungssystem
Dampf erzeugt, die Klappensteuerung den durch das System erzeugten
Dampfdruck messen. Ein sinkender Dampfdruck kann eine kleinere Menge
an Wärme
in dem System anzeigen. Dies würde
darauf hinweisen, dass eine oder beide der Klappen 91 und 92 zumindest
in bestimmtem Maß geschlossen
werden sollten.
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Die
Klappen 91 und 92 in 6 haben
nicht nur die vollständig
offene oder vollständig
geschlossene Position. Sie können
auch Zwischenpositionen einnehmen, um die Ausgänge 63 und 64 wirkungsvoll um
einen Grad zu verschließen,
der geringer ist als der maximale Verschluss, den die Klappen erreichen können.
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Die
Bewegung der Klappe 91 tritt in 6 unter
der Wirkung des Hebelarms 93 auf, der mit dem Kolben 94 verbunden
ist, der die gewünschte
Bewegung zwischen Öffnen
und Schließen
bewirkt. Das Seil 95 ist mit der Klappe 91 verbunden,
läuft über die Seilscheibe 97 und
ist mit dem Gewicht 99 verbunden, um das Gewicht der Klappe 91 auszugleichen. Nur
das Seil 96, die Seilscheibe 98 und das Gewicht 100 erscheinen
in 6 für
den Tunnel 42.
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Die
Drosselklappen 91 und 92 dienen dazu, das Gas über einen
längeren
Zeitraum in den Reburn-Tunneln 41 und 42 zu halten.
Das heißt,
das Hindurchtreten des Gases durch diese Kammern wird verlangsamt.
Um die gewünschte
Verbrennung zu erreichen, sollte die Gasgeschwindigkeit normalerweise
ungefähr
17 m pro Sekunde (55 Fuß pro
Sekunde) nicht übersteigen.
Um ordnungsgemäße Verbrennung
zu gewährleisten,
sollte sich das Gas nicht schneller als mit 14 Meter pro Sekunde
(46 Fuß pro Sekunde)
bewegen.
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Die
Klappen 91 und 92 haben, wie dargestellt, die
Form rechteckiger Blöcke,
die zum Öffnen und
Schließen
geschwenkt werden. Als Alternative dazu können sie als quadratische Blöcke seitlich
an die Position gleiten, an der sie die Auslassöffnungen 63 und 64 teilweise
verschließen.
Zum erneuten Öffnen
werden sie seitlich in der entgegengesetzten Richtung verschoben.
Sie können
zu diesem Zweck auch durch eine Öffnung
in der Außenwand
des Verbrennungssystems gleiten.
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Als
eine weitere Alternative können
die Drosselklappen an den Enden der Reburn-Tunnel 41 und 42 die
Form von Drosselklappenventilen haben. Dabei hätten sie entweder eine runde
oder rechteckige Form, die sich in den Auslassen der Reburn-Einheiten
befindet. Sie würden
dann um ihre Mitten herum geschwenkt werden, um den Auslass der
Reburn-Einheiten teilweise zu verschließen oder zu öffnen. In
letzterer Form würden
sie innerhalb der Öffnung
bleiben, an ihren Rändern
jedoch minimale Fläche
aufweisen, um erhebliche Störung
beim Hindurchtreten der Gase zu vermeiden.
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7 zeigt
eine typische Klappe, beispielsweise den Verschluss 70 an
der Auslassöffnung 68 des
zweiten Reburn-Tunnels, der in 5 zu sehen ist.
In 7 tritt eine Luftzufuhr durch die Klappe 70 hindurch,
um zu verhindern, dass ihre Temperatur auf einen Punkt ansteigt,
an dem sie durch die erhitzte Umgebung, in der sie arbeitet, ernsthaften
Schaden erleiden könnte.
Die Enden der axialen Verlängerungen 72 sitzen,
wie aus 5 ersichtlich ist, an der Außenseite
des Tunnels 42.
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Die
Verlängerungen 72 haben
hohle Innenräume,
die das Hindurchtreten von Gas durch sie hindurch ermöglichen.
Um das kühle
Gas bereitzustellen, ist die flexible Röhre 104 mit der näher liegenden axialen
Verlängerung 74 verbunden,
um eine Quelle von kühlem
Gas zu bilden. Das kühle
Gas bewegt sich durch den Innenraum der Verlängerung 72 in die Achse 106 hinein
und über
die Öffnung 108 in
die Kammer 110. Es folgt dann ein Weg, der durch die Trennwände 112 gebildet
wird und mit den Pfeilen 114 angedeutet ist. Schließlich gelangt
es zu der Öffnung 116 in
der Achse 106, wo es über
die andere axiale Verlängerung 72 aus-
und in die flexible Röhre 118 eintritt.
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8 zeigt
einen Reburn-Tunnel allgemein mit 123, der als einer der
Abschnitte 51 oder 53 des Reburn-Tunnels 41 oder
die Abschnitte 52 und 54 des Reburn-Tunnels 42 dienen
kann. Der Tunnel 123 liegt im Allgemeinen auf den Trägern 124 und 125 auf.
Die Außenhülle 126 umgibt
den Tunnel 123 und bildet zusammen mit der Wand 128 den
Luftraum 127. Das Gebläse 129 befördert Luft
unter Druck in den Luftraum 127. Von dort kann die Luft
durch die Düsen 130 hindurchtreten,
die sie in den Innenraum 131 des Reburn-Tunnels 123 führen. Das
feuerfeste Material 132 bedeckt die Innenwand 128 und
die Düsen 130,
um sie vor der Wärme
und der korrodierenden Umgebung des Innenraums 131 des
Tunnels 123 zu schützen.
Des Weiteren kann die Luft in dem Luftraum 127 durch den
Träger 133 und
in die Stimuliereinrichtung 134 eintreten, die sich im
Innenraum des Tunnels 131 befindet. Von dort aus gelangt
sie durch die Düsen 135 und
in den Innenraum 131, wo sie die Verbrennung unterstützt.
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Der
Träger 133 selbst
schließt
die Innenwand 138 ein, die eine im Allgemeinen metallische Zusammensetzung
hat. Das feuerfeste Material 139 umgibt die Wand 138,
um sie vor der Atmosphäre
des Tunnels zu schützen.
Geeigneterweise kann der Träger 133 einen
rechteckigen Querschnitt auf Ebenen parallel zu der Fläche haben,
auf der der Tunnel aufliegt. Dadurch erhält er eine maximale Querschnittsfläche für den Grad
der Störung
des Gasstroms in dem Tunnel, den er erzeugt.
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Desgleichen
ist die innere Metallwand 142 der Stimuliereinrichtung 134 vor
Korrosion und Hitzeschäden
mit dem feuerfesten Überzug 134 geschützt. Die
Düsen 135 treten
durch das feuerfeste Material 143 hindurch.
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Luft,
die aus den Düsen 135 austritt,
tut dies, wie in 8 zu sehen ist, mit einer tangentialen
Komponente der Geschwindigkeit. Das heißt, die Düsen 135 bilden einen
Winkel mit den Radien von der Mitte der Stimuliereinrichtung 134.
45° stellen
einen vorteilhaften Winkel dar.
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Das
Gas, das aus den Düsen 135 mit
der tangentialen Komponente der Geschwindigkeit austritt, folgt
dem Weg, der allgemein mit den Pfeilen 144 dargestellt
ist. Diese tangentiale Bewegung der Luft bewirkt, dass sie sich
wirkungsvoll und effektiv mit den brennbaren Gasen vermischt, die
im Innenraum des Tunnels 131 enthalten sind. Des Weiteren
leiten die Düsen 135 sowie
die äußeren Düsen 130 im
Allgemeinen die Luft mit einer axialen Komponente der Geschwindigkeit
ein. Das heißt,
die Düsen
zeigen stromab. Die Geschwindigkeit der Gase, die aus den Düsen austritt,
kann einen Winkel von 45° relativ
zu der Axial- bzw. Stromab-Richtung bilden.
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Des
Weiteren können
die Düsen 135 an
der Stimuliereinrichtung 134 auf dem Weg vom Einlass zum
Auslass in Reihen vorhanden sein. Um die Schaffung der gewünschten
Turbulenz in dem Innenraum 131 weiter zu unterstützen, können die
Düsen eine
versetzte Anordnung von Reihe zu Reihe haben, um eine noch gleichmäßigere Luftzufuhr
und Turbulenz zu erzeugen.
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Die
in 8 dargestellte Konstruktion kann für verschiedene
Zwecke abgewandelt werden. So bewirkt Verschluss der Düsen 130,
dass die gesamte Luft aus dem Luftraum 127 um die Wand 128 herum, durch
den Träger 133 hindurch,
in die Stimuliereinrichtung 134 hinein und über die
Düsen 135 in
den Innenraum 131 des Tunnels eintritt. Dies hat offensichtlich
eine vorteilhafte Auswirkung auf die Erzeugung der Turbulenz, die
für Verbrennung
erforderlich ist.
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Des
Weiteren bewirkt die Anordnung einer Sperre an der Position 145 zwischen
der Außenwand 126 und
der Luftkammerwand 128, dass die Luft von dem Gebläse 129 um
im Wesentlichen den gesamten Luftraum 127 herum tritt,
bevor sie den Einlass 146 in den Träger 133 erreicht.
Dies bewirkt, dass die Wand 128 mit der Luft gekühlt wird,
bevor diese in den Innenraum 131 eingeleitet wird. Des
Weiteren trägt
das Erwärmen
der Luft dazu bei, die Temperatur im Inneren des Tunnels 128 auf
den notwendigen Werten für
die Verbrennung zu halten.
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Als
Alternative dazu kann die Stimuliereinrichtung 134 keinerlei
Düsen aufweisen.
In diesem Fall tritt die gesamte Luft, die in den Innenraum 131 des
Tunnels eintritt, durch die Düsen 130 an
der Reburn-Einheit 123 selbst hindurch. Dennoch muss eine
gewisse Luftmenge durch die Stimuliereinrichtung von einem Träger zum
anderen hindurchtreten. Dies erzeugt eine Kühlwirkung, die verhindert,
dass die Wärme
in dem Reburn-Tunnel 123 die
Stimuliereinrichtung 134 zerstört.
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Die
Stimuliereinrichtung 134 erfüllt mit oder ohne Düsen zusätzliche
Zwecke. Die im Innenraum 131 des Tunnels 123 erzeugte
Wärme selbst
trägt dazu
bei, die Verbrennung der Gase im Inneren zu ermöglichen. Die Wärme in der
Nähe der
Mitte des Innenraums 131 tritt in die feuerfeste Oberfläche 143 der
Stimuliereinrichtung 134 ein. Von dort aus wird sie wieder
in den Innenraum 131 gestrahlt, wo sie hilft, Verbrennung
zu stimulieren.
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Um
das Zurückstrahlen
der absorbierten Wärme
zu ermöglichen,
sollte die Wand der Stimuliereinrichtung
134 nur einen
sehr geringen Teil der Wärme
hindurchtreten lassen. Sie sollte also einen niedrigen Wärmeleitkoeffizienten
k haben, im Allgemeinen weniger als ungefähr 8,7 W/mk
Vorzugsweise übersteigt
der Wärmeleitkoeffizient
k, wie er oben definiert ist, 3,5 (24) nicht.
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Des
Weiteren muss die Luft, die in den Innenraum 131 eintritt,
Turbulenz erzeugen, um Verbrennung zu bewirken. Die Stimuliereinrichtung 134 verringert
die maximale Abmessung des Raums in dem Innenraum des Tunnels 123.
So muss die Luft, die in den Innenraum 131 eintritt, eine
erheblich kürzere
Strecke zurücklegen,
um zu den brennbaren Gasen zu gelangen. So kann sie aufgrund des
Vorhandenseins der Stimuliereinrichtung 134 wirkungsvoller
die erforderliche Turbulenz zum Verbrennen erzeugen.
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Vorteilhafterweise
sollte der Zwischenraum zwischen der Außenfläche des feuerfesten Materials 143 der
Stimuliereinrichtung 134 und der Innenfläche des
feuerfesten Materials 132, das die Außenwand 128 abdeckt,
um die gesamte Stimuliereinrichtung 134 herum konstant
bleiben. Dies ermöglicht
das wirkungsvollste Mischen und Turbulenz des Sauerstoffs, der in
den Innenraum 131 des Tunnels eingeleitet wird. Bei einem kreisförmigen Reburn-Tunnel, wie
er in 8 dargestellt ist, würde dies dazu führen, dass
der Innenraum 131 eine Ringform annimmt.
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Bei
einem Verbrennungssystem mit einem einzelnen Reburn-Tunnel würde, wie
auf der Hand liegt, eine einzelne Stimuliereinrichtung ausreichen. Bei
einem System mit zwei Reburn-Tunneln, wie es in 1 bis 6 dargestellt
ist, kann einer oder beide der Tunnel eine Stimuliereinrichtung
enthalten. Letzteres stellt natürlich
die vorteilhafteste Konstruktion dar.
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9 zeigt
allgemein einen Abschnitt eines Reburn-Tunnels 153, der
einen Teil eines der Reburn-Tunnel 41 oder 42 darstellen
kann. Die Außenwand 154 enthält den feuerfesten Überzug 155,
jedoch keine Düsen,
die durch ihn hindurchtreten. Statt dessen tritt die gesamte Luft,
die in den Innenraum 156 des Tunnels 153 eintritt,
durch die Düsen 157 an der
Stimuliereinrichtung 158 hindurch. Diese Luft tritt, wie
zuvor in die Stimuliereinrichtung 158 durch ihre Träger 159 und 160 ein
und schließlich
aus dem Luftraum 161 aus. Das Gebläse 162 erzeugt, wie
in 10 zu sehen ist, die unter Druck stehende Luft, die
schließlich
durch die Düsen 157 in
den Innenraum 156 eintritt.
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Die
Düsen 157 leiten,
wie zuvor, die Luft mit einer axialen Komponente der Geschwindigkeit
ein. Das heißt,
die Luft wird wenigstens teilweise in der Richtung vom Einlass des
Reburn-Abschnitts 156 zum Auslass eingeleitet, bzw. in
der Richtung von dem ersten Träger 159 auf
den zweiten Träger 160 zu.
Der Winkel beträgt,
wie in 9 allgemein ungefähr 45°.
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Des
Weiteren verleihen die Düsen,
wie in beiden 9 und 10 dargestellt,
der Luft, die durch sie hindurchtritt, eine tangentiale und eine
radiale Komponente der Geschwindigkeit. Wiederum leiten die Düsen die
Luft in einem Winkel von ungefähr 45° relativ
zu der radialen Richtung ein. So bewegt die Hälfte der nicht-axialen Geschwindigkeit
der Gase diese nach außen,
und die andere Hälfte
bewegt sie um den Innenraum 156 herum. Das Ergebnis ist
in 10 zu sehen, in der die Pfeile 166 die
allgemeine Verwirbelung der Bewegungsrichtung der Luft darstellen.
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Der
Luftraum 161 erstreckt sich nicht um den gesamten Umfang
des Reburn-Tunnels 153 herum. Statt dessen reicht er lediglich
von dem Gebläse 162 bis
zu dem Träger 159.
Die Außenwand 167 bildet zusammen
mit der Wand 154, die an dem feuerfesten Material 155 angebracht
ist, den Luftraum 161. 11 zeigt
ein Schema eines Abschnitts eines Reburn-Tunnels mit der Außenwand 180,
dem feuerfesten Material 181 und den zwei Stimulierabschnitten 182 und 183.
Der Pfeil zeigt die Richtung der Gasbewegung, wie in den 12 bis 15.
Die Stimuliereinrichtungen 182 und 183 haben die
gleiche konstante Querschnittsfläche.
Die Querschnittsfläche des
Innenraums 184 jedoch nimmt in der Richtung der Gasbewegung
zu, da die feuerfeste Wand 181 nach außen geneigt ist. Dadurch kann
der Reburn-Abschnitt die zunehmenden Mengen an Luft aufnehmen, die
entweder über
die Wand 181 oder die Stimuliereinrichtungen 182 und 183 eingeleitet werden.
In 11 nimmt die Querschnittsfläche des Innenraums 184 aufgrund
der allmählichen
Neigung der feuerfesten Wand allmählich zu.
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In 12 erscheint
ein anderer Reburn-Abschnitt. Auch er weist die Außenwand 190 und 191, das
feuerfeste Material 192 und 193 sowie die Stimulierabschnitte 194 und 195 auf.
Der Innenraum 196 weist, wie hier dargestellt, an dem Übergang 197 eine
starke abrupte Vergrößerung auf.
Dies kann beispielsweise der Übergang
zwischen zwei separaten Reburn-Stufen sein, wie dies in 2 und 3 dargestellt
und oben erläutert
ist.
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13 zeigt
wiederum einen Reburn-Abschnitt mit der Außenwand 200 und 201,
feuerfesten Abschnitten 202 und 203 und Stimulierabschnitten 204 und 205.
Hier nimmt das Innenraumvolumen 206 an dem Übergang 207 zwischen
den zwei Abschnitten allmählich
zu. Die geneigte Wand an dem Übergang 207 führt jedoch
dazu, dass weniger als bei der starken abrupten Änderung 197, die in 12 dargestellt
ist, eine weitere unerwünschte
Turbulenz hinzugefügt
wird.
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Ein
weiterer Reburn-Abschnitt erscheint in 14 und
enthält
die Außenwand 210,
das feuerfeste Material 211 sowie die Stimulierabschnitte 212 und 213.
Die, verglichen mit der Stimuliereinrichtung 214, kleinere
Querschnittsfläche
der Stimuliereinrichtung 213 führt zu einer Zunahme der Querschnittsfläche 214 des
Innenraums, wenn sich das Gas von der Stimuliereinrichtung 212 zu
der Stimuliereinrichtung 213 bewegt.
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15 schließlich zeigt
den Reburn-Abschnitt mit den Wänden 220 und 221 sowie
den Stimulierabschnitten 222 und 223. Die konische
Form der Stimulierabschnitte 222 und 223 führt zu einer
allmählichen
Zunahme des Volumens des Gases, wenn es sich in dem Innenraum 224 über sie
bewegt.
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Die
anfängliche
Verbrennung des Abfalls findet natürlich in der Hauptkammer 32 statt,
wie dies in den 16 und 17 zu
sehen ist. Die Schneckenförderer 230 können unterstützend bei
der Einleitung von kleinteiligem Abfall, wie beispielsweise Reisschalen,
wirken. Normalerweise tritt Abfall über die Öffnung 231 in der
Vorderwand 232 ein. In jedem Fall liegt der Abfall, der
in die Verbrennungsanlage 32 eintritt, im Allgemeinen an 234 auf
dem Rost auf. Erliegt dort kurzzeitig auf, um den Beginn der Verbrennung
zu ermöglichen.
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Wenn
der Abfall einen hohen Feuchtigkeitsgehalt aufweist, kann er trocknen,
während
er auf dem Rost 234 aufliegt, um anschließend leichteres Verbrennen
zu ermöglichen.
Wenn er beim Eintreten sofort auf dem Herd 33 liegen würde, wäre es schwieriger,
ihn zu trocknen und anschließend
zu verbrennen.
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Als
Alternative dazu kann ein Material mit sehr hohem Heizwert (Btu-Gehalt),
wie beispielsweise Kunststoff, bei sehr hohen Temperaturen brennen. Wenn
dies auf dem Boden 22 geschähe, könnte die ungleichmäßige Erhitzung
Verschlackung des Bodens selbst verursachen.
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Daher
liegt der Abfall über
einen begrenzten Zeitraum auf dem Rost 234 auf. Der Großteil der
festen Kohlenwasserstoffe in dem Material jedoch sollte unverbrannt
bleiben, wenn der Abfall durch den Rost 234 hindurch oder
von ihm herunter und auf den Boden 33 rutscht. Der Gehalt
an flüchtigem
Kohlenwasserstoff kann zu diesem Zeitpunkt bereits in den Gasstrom
eingetreten sein.
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Der
Rost 234 enthält,
wie in 16 und 17 dargestellt,
um das Fallen des Abfalls auf den Boden 33 zu ermöglichen,
die Löcher 235,
die durch ihn hindurchtreten. Die Größe der Öffnungen der Löcher 235 liegt
allgemein im Bereich zwischen 305 und 457 mm (12 bis 18 inch). Dadurch
können
die meisten Abfallarten vor dem Verbrennen des Großteils der
festen Kohlenwasserstoffe auf den Boden durchfallen.
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Der
Rost 234 befindet sich natürlich in der erhitzten und
korrodierenden Umgebung der Hauptkammer 32. Daher sollte
er im Allgemeinen einen Mechanismus zum Kühlen aufweisen, um seine Zerstörung durch
Wärme oder
Korrosion zu verhindern. Um dies zu erreichen, enthält der Rost 234 die
hohlen Längsrohre 236 und 237 sowie
die Querrohre 238. Das Rohr 236 hat die Kupplungen 239 und 240, während das
Rohr 237 die Kupplungen 241 und 242 aufweist.
Dadurch kann ein Fluid hindurchtreten, das das Kühlen des Rostes 234 bewirkt.
Das so eingeleitete Fluid kann in Form von Luft, Wasser, Dampf oder Öl vorhanden
sein.
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Des
Weiteren weisen die Rohre 236 bis 238 des Rosts 234 eine
feuerfeste Beschichtung auf, um weitergehenden Wärmeschutz zu gewährleisten. Schließlich trägt eine
Verschleißfläche, die
normalerweise aus oberflächengehärtetem feuerfestem
Material besteht, dazu bei, den Rost 234 vor Abrieb aufgrund
des darauf liegenden Abfalls zu schützen.
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Der
Boden 33 kann eine Reihe von Formen haben. Ein besonderer
und hochentwickelter Typ von schwingendem Härteboden erscheint im US-Patent 4,4,75,469
von Basic, das oben erwähnt
ist. Auch andere Typen von Böden
sind geeignet und weisen verschiedene Grade der Vorteilhaftigkeit
auf.
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So
kann der Boden 33 beispielsweise einfach die Form eines
stationären
Herdes haben. Ein Schieber oder ein andersartiger Ausdrücker würde dann
normalerweise den Abfall darauf entlang bewegen, bis er zu Asche
verbrannt ist, die dann in eine geeignete Aufnahmeeinrichtung fallen
würde.
Häufig jedoch
führt der
Boden eine bestimmte Bewegung aus, um unterstützend bei der Bewegung des
brennenden Abfalls von dem Einlass zu dem Auslass der Hauptkammer 32 zu
wirken.
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Der
Boden 33 kann häufig
einen Herd bilden, sei er nun beweglich oder stationär. Die Erfahrung zeigt,
dass erstere die bevorzugte Technologie darstellt. Der schwingende
Herd, sei es in der Konstruktion, die im Patent von Basic dargestellt
ist, oder ein anderer Typ, hat sich als am wirkungsvollsten erwiesen.
Im Patent von Basic führt
der Herd bogenartige Bewegung in Impulsen in der Richtung von dem
Einlass 31 zu dem Auslass hin aus. Er bewegt sich in ersterer
Richtung schneller als in letzterer, um den Abfall in einer nahezu
schneeschaufelartigen Bewegung zu werten.
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Der
Herdboden 33, der in 16 dargestellt ist,
hat eine Form, die sich bei der Verbrennung von vielen Abfallarten
als vorteilhaft erwiesen hat. Dabei neigt sich der Boden von dem
Einlass 232 zu der Auslass-Aschegrube 244. Diese
leichte Neigung, die in den oberen Boden 33 und den unteren
Boden 34 eingebaut ist, wirkt unterstützend bei der Bewegung des
Abfalls in Reaktion auf durch die Böden ausgeführte Bewegung.
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Des
Weiteren enthalten die Böden 33 und 34 die
Stege 246 bzw. 247 an ihren Oberseiten. Damit kann
der Abfall, der darauf liegt, geleitet und gemischt werden, um seine
Verbrennung zu fördern. Die
Düsen 248 an
dem oberen Boden 33 und 249 an dem unteren Boden 234 erzeugen
Luft unter dem Feuer, um die Verbrennung des brennenden Abfalls zu
unterstützen.
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Die
Düsen 249 des
unteren Bodens 34 und die Düsen 248 des oberen
Bodens 33 sind, wie in 17 dargestellt,
nach unten geneigt, wenn sie die Luft in die Hauptkammer 32 einleiten.
Dieser nach unten gerichtete Winkel an den Düsen 249 und 248 trägt dazu
bei, das Eintreten von Abfallteilchen in sie zu verhindern, das
zum Verstopfen führen
könnte.
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Die
Menge an Luft, die über
die Düsen 248 und 249 eingeleitet
wird, kann je nach den Bedingungen in dem Verbrennungssystem im
Allgemeinen und in der Hauptkammer 32 im Besonderen variieren.
So kann das System, wie oben erläutert,
möglicherweise
nicht ausreichend Abfall enthalten, um es auf seiner Kapazität oder nahe
daran zu betreiben. Wenn in diesem Fall weniger Luft über diese
Düsen eingeleitet
wird, kann dies dazu beitragen, dass das gesamte Verbrennungssystem
seine ordnungsgemäße Betriebstemperatur
erreicht bzw. auf dieser bleibt.
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Anstelle
der Herdböden 33 und 34 könnte die Hauptkammer 32 einen
Rostboden unter dem Rost 234 enthalten. Der Abfall würde von
dem oberen Rost auf den unteren Rost fallen und dann vollständig verbrannt
werden. Dieser untere Rost kann dann entweder stationär bleiben
oder eine bestimmte Bewegung ausführen, um den brennenden Abfall
in Richtung der Aschegrube 244 zu transportieren.
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Dies
kann in Verbindung mit dem Einsatz der Drosselklappen 91 und 92 geschehen.
Ein Verfahren, mit dem die Verringerung der Luft in der Hauptkammer
erreicht werden kann, würde
einfach darin bestehen, die in den zweiten schwingenden Herdboden 34 eingeleitete
Luft abzuschalten.
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Die
Hauptkammer 32 enthält
die Membran-Seitenwände 253 und 254,
die in 16 und 17 schematisch
erscheinen. In diesen Wänden tritt
das Wasser durch die unteren Einlassrohre 255 und 256 hindurch.
Von dort gelangt es über
die Röhren 257 und 258 der
Membranwände 253 und 254 zu dem
Sammelrohr 259. Von dort aus kann es sich weiter bewegen,
um nutzbare Energie in Form von Dampf für Elektrizität, Heizzwecke
oder andere Zwecke zu erzeugen.
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Die
Hauptkammer enthält
wie oben erläutert, möglicherweise
nicht ausreichend Abfall, um die Wärme über das gesamte Verbrennungssystem
aufrechtzuerhalten. In diesem Fall kann die über das Sammelrohr 259 entnommene
Wärmemenge
eine Verringerung erleiden, um ausreichend Wärme in der Hauptkammer und
den Reburn-Tunneln zu belassen und die Temperaturen für saubere
und wirkungsvolle Verbrennung aufrechtzuerhalten.
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Die
Aschegrube 244 der Hauptkammer 32 enthält die Schneckenförderer 263 und 264.
Diese entfernen Asche aus der Grube 244. Wie bei anderen Ascheentfernungssystemen,
wie beispielsweise dem Kettenzugsystem, befinden sich die beweglichen Komponenten
der Schneckenförderer 263 und 264 unter
dem Wasser und in der Aschengrube, wo jegliche Reparatur erschwert
wird. Ein erheblich verbessertes Ascheentfernungssystem erscheint
in 18 bis 25.
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Die
Aschegrube 35 erscheint im unteren Teil von 18.
Normalerweise enthält
sie Wasser 271 und die Asche 272 am Boden. Das
Wasser 271 bildet einen Verschluss zwischen dem Innenraum
der Haupt-Verbrennungskammer und der umgebenden Atmosphäre.
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Natürlich muss
die Asche 272 von Zeit zu Zeit aus der Grube 35 entfernt
werden. Um diese Aufgabe zu erfüllen,
bewegt sich der Schaufelmechanismus, der allgemein mit 273 dargestellt
ist, auf der Bahn 277 nach unten, bis die Schaufel 278 in
der in 18 mit durchgehenden Linien
dargestellten Anordnung in das Wasser 271 eintritt und
in den Aschehaufen 272 gräbt. Sie kehrt dann in ihre
Transportanordnung zurück,
die in 18 mit unterbrochenen Linien
dargestellt ist, wobei sie jedoch am Boden der Grube 272 verbleibt.
Dadurch kann die Schaufel 278 einen Teil der Asche 272 ergreifen.
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Der
Schaufelmechanismus 273 bewegt sich dann auf der Bahn 277 nach
oben. Vorteilhafterweise hält
er an, kurz nachdem er die Schaufel 278 selbst aus dem
Wasser 271 herausgehoben hat. Das mit der Asche 272 mitgeführte Wasser
hat dann die Gelegenheit, über
die Öffnungen 281 im
Boden der Schaufel 278 abzulaufen. Die Rückseite
der Bahn 277 bildet einen Trog, der das abtropfende Wasser wieder
in die Grube 35 leitet.
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Wenn
der Mechanismus 273 an seine angehobene Position zurückgekehrt
ist, wie dies in 18 dargestellt ist, bewegt sich
die Schaufel 278 aus ihrer Halteanordnung, die mit unterbrochenen
Linien dargestellt ist, an ihre Freigabeanordnung, die mit durchgehenden
Linien dargestellt ist. Die Asche fällt dann aus der Schaufel 278 über die Öffnung 282 in
den Trog 278 und in den Wagen 37 oder einen anderen Behälter. Die
seitlichen Führungen 283 verhindern, dass
die Asche außerhalb
des Wagens 37 verstreut wird.
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Der
Schaufelmechanismus 273 bewegt sich unter dem Einfluss
des Seils 284 nach oben und nach unten. An einem Ende ist
das Seil 284 an einer typischen Winde angebracht, die das
Seil 284 je nach der Steuerung der Winde nach oben wickelt
oder freigibt. Das Seil 284 seinerseits verläuft über die
Seilscheibe 285 und ist an dem Schaufelmechanismus 273 angebracht.
Wenn die Winde das Seil 284 abwickelt, läuft letzteres über die
Seilscheibe 285 und ermöglicht
es, dass sich der Schaufelmechanismus 273 nach unten in
die Grube 35 bewegt. Wenn die Winde das Seil 284 aufwickelt,
zieht es an dem Schaufelmechanismus 273 und zieht ihn aus
dem Wasser und an der Bahn 277 nach oben.
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Der
Schaufelmechanismus bzw. das Laufwerk 273 erscheint in 19 und 20 detaillierter. Das
Laufwerk 273 besteht zunächst aus dem starren Rahmen,
der durch die Laufstangen 288 und 289 sowie durch
die vordere Querstange 299 und die hintere Querstange 291 gebildet
wird, die starr an den Laufstangen 288 und 289 angebracht
sind. Die Vorderräder 292 und 293 sowie
die Hinterräder 294 und 295 laufen
innerhalb der Bahn 277, wie dies in 21 dargestellt
ist. Des Weiteren drücken
die horizontalen Leit räder 296 von
der Außenseite
der Hinterräder 294 bzw. 295 auf
die Bahn 277. Dies gewährleistet
ordnungsgemäße Ausrichtung
des Wagens 273 auf der Bahn 277.
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Die
Anordnung der Leiträder 296 und 297 hat einen
weiteren Vorteil hinsichtlich des Einsatzes des Laufwerks 273 beim
Entfernen von Asche aus der Grube 35. Das heißt, die
Hinterräder 294 und 295, die
an der Innenseite der Bahnelemente 277 laufen, und die
Leiträder 296 und 297,
die an die Seite der Bahnelemente 277 drücken, richten
den Schaufelmechanismus 273 weitestgehend auf der Bahn 277 aus.
Wenn das Seil 284 Abwärtsbewegung
der Schaufel 278 in die Grube 35 ermöglicht,
tritt nur das vordere Ende des Laufwerks 273 in das Wasser 271 ein.
Das hintere Ende des Laufwerks 273 einschließlich der
Räder 294 und 297 bleibt
stets außerhalb
des Wassers 271.
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So
bleiben die Räder,
die in engen und ordnungsgemäßen Kontakt
mit der Bahn 277 kommen müssen, um das Laufwerk 273 primär auszurichten, außerhalb
des Wassers, das ansonsten bewirken würde, dass sie korrodieren oder
durch Rückstände in dem
Wasser behindert werden.
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Dass
das hintere Ende des Laufwerks 273 aus dem Wasser gehalten
wird, weist weitere Vorteile bezüglich
der Steuerung der Anordnung der Schaufel 278 auf. Die Schaufel 278 enthält den starr
angebrachten Flansch 301, an dem die Stange 302 an dem Übergang 303 schwenkbar
angebracht ist. Das andere Ende der Stange 203 ist mit
einem Kolben verbunden, der in dem Zylinder 306 enthalten
ist. Der Kolben 306 seinerseits ist schwenkbar mit den
Flanschen 307 und 308 an der hinteren Querschiene 291 verbunden.
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Wenn
der Druck in dem Zylinder 306 bewirkt, dass sich sein Kolben
nach außen
bewegt, wird die Stange 302 in 19 und 20 nach
rechts ausgefahren. Dadurch wiederum bewegt sich der Flansch 301 nach
unten. Infolge dessen bewegt sich die Schaufel 278 um ihre
Drehverbindungen 309 und 310 mit den Seitenstangen 288 und 289 herum.
Dadurch bewegt sich die Schaufel 278 aus der mit durchgehenden
Linien in 18 und 19 dargestellten
Position an die mit unterbrochenen Linien dargestellte.
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Umgekehrt
bewegt sich, wenn der Druck in dem Zylinder den Kolben einzieht,
die Stange 302 in 19 und 20 nach
links und zieht die Verbindung 303 mit dem Flansch 301 in
der gleichen Richtung. Dadurch wiederum drehen sich der Flansch 301 und
die Schaufel 278 aus der in 19 mit
unterbrochenen Linien dargestellten Position im Uhrzeigersinn an
die mit durchgehenden Linien dargestellte. So wird die Schaufel
aus der Freigabeanordnung in die Aufnahmeanordnung bewegt, in der
sie Asche zurückhält. Diese
Bewegung findet natürlich
statt, wenn sich die Schaufel 278 in der Grube 35 befindet, so
dass sie einen Teil der Asche 272 ergreifen kann.
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Während dieser
Greifbewegung kann die Schaufel 278 mit einem festen Gegenstand
in der Grube 35 in Kontakt kommen. Dies tritt auf, da das Verbrennungssystem 30 Abfall
ohne vorheriges Sortieren aufnimmt. Ein häufiger Gegenstand, der in die Grube 35 gelangen
kann, ist ein Schalldämpfer
oder anderer fester Abfall. Vorteilhafterweise sollte der Zylinder 306 nicht
versuchen, weitere Bewegung der Schaufel 278 zu erzwingen.
So bleibt in dieser Zwischenanordnung die Schaufel 278 in
Kontakt mit dem festen Gegenstand.
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Wenn
das Laufwerk 273 sich dann auf der Bahn 277 nach
oben bewegt, zieht es den festen Gegenstand mit. In ihrer obersten
Position bewegt sich die Schaufel 278 wieder in ihre Freigabeposition
und lässt
den Schalldämpfer
oder sonstigen festen Gegenstand in den Wagen 37 fallen.
Der Einsatz von Druckluftsteuerung für die Zylinder 306 ermöglicht diese
Abfederung bzw. Flexibilität,
so dass derartige feste Gegenstände
entfernt werden können,
ohne dass er selbst oder die Bahn 277 beschädigt wird.
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Als
weitere unterstützende
Maßnahme
kann die Steuerung den Druck in dem Zylinder 306 verringern,
wenn die Schaufel 278 mit dem festen Gegenstand in der
Grube 35 in Kontakt kommt. Dies gewährleistet zusätzlich,
dass der feste Gegenstand kein Bauteil des Ascheentfernungssystems
beschädigt.
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Das
Fluid zum Steuern des Zylinders 306 tritt durch die Schläuche 315 und 316 hindurch,
die ihrerseits auf die Trommel 317 gewickelt sind. Wenn
sich das Laufwerk 273 an der Bahn 277 nach oben
und nach unten bewegt, gibt die Trommel 317 die Mittelabschnitte 319 und 320 der
Schläuche
frei bzw. nimmt sie wieder auf, um sie von dem Laufwerk 273 wegzuhalten.
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Wiederum
bleiben der Zylinder 306 und die Trommel 317,
wenn sich das Laufwerk 273 in seiner untersten Position
befindet, in der die Schaufel 278 in die Grube 35 eintritt,
aus dem Wasser. So umgehen sie die nachteiligen Auswirkungen des
Wassers, der Asche und der Chemikalien, die in beidem enthalten sind.
Des Weiteren bleibt die Winde, die das Seil 284 betätigt, wie
aus 18 zu sehen ist, stets außerhalb des Wassers.
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22 zeigt
den Bahnmechanismus allgemein mit 325, jedoch mit einem
geringfügig
anderen Schüttmechanismus
zum Abgeben der Asche in den Wagen 37. Die Bahn 277 und
das Laufwerk 273 bleiben praktisch die gleichen wie zuvor.
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Die
Bahn 325 enthält
jedoch die sich drehende Schüttführung 326,
die die in 22 dargestellte Anordnung einnimmt,
wenn sich das Laufwerk 273 nahe am oberen Ende der Bahn
befindet. Dann bewegt sich die Schaufel 278 aus ihrer Rückhalte-
in ihre Freigabeanordnung. Wenn dies eintritt und die Asche aus
der Schaufel fällt,
leitet die Schüttführung 326 die
Asche zu dem Wagen 37. Nachdem die Asche in den Wagen 37 gelangt
ist, dreht sich die Schüttführung 326 in 22 entgegen
dem Uhrzeigersinn, so dass ihr Löffel 327 einen
Teil des Troges 328 bildet.
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Der
Mechanismus zum Steuern der sich drehenden Schüttführung 326 wird aus 23 deutlicher
ersichtlich, die die 22 gegenüberliegende Seite der Bahn 325 zeigt.
Wie dort zu sehen ist, wird die Funktion des sich drehenden Bahnabschnitts 327 der
Schütte 326 durch
den Einfluss des Zylinders 330 verursacht. Wenn der Zylinder 330 seinen
Kolben nach außen
drückt,
ist letzterer mit dem Hebelarm 331 verbunden, der starr
an dem sich drehenden Bahnabschnitt 327 angebracht ist.
In diesem Fall nimmt der Hebelarm 331 die mit unterbrochenen
Linien dargestellte Position ein, und der Bahnabschnitt 327 wird
mit dem Rest der Schütte 328 verbunden.
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Wenn
der Kolben 330 angezogen wird, zieht er den Hebelarm 331 nach
rechts an die in 23 dargestellte Position, so
dass sich der Bahnabschnitt 327 im Uhrzeigersinn dreht.
Dadurch fallen die Rückstände aus
der Schaufel 278 in den Wagen 37.
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Eine
alternative Form des Schaufelmechanismus erscheint allgemein in 337 in 24.
Sie nutzt das gleiche Laufwerk wie in 19 und 20. Daher
enthält
sie die gleichen Laufstangen 288 und 289 mit den
Querstangen 290 und 291. Es bewegt sich auf der Bahn
unter Verwendung der Räder 292 bis 297 auf
die gleiche Weise wie bereits beschrieben.
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Dieses
Laufwerk verwendet statt der Schaufel 278, die in den vorangehenden
Figuren dargestellt ist, den Eimer 338, der die Löcher 339 aufweist, durch
die Wasser hindurchtreten kann. Der Eimer 338 hat eine
Drehverbindung an dem Übergang 292 und
den Flansch 340, der seine Anordnung steuert. Der Flansch 340 seinerseits
ist mit dem Hebelarm 341 verbunden, der an der üblichen
Stange 302 angebracht ist. Die Stange 302 ihrerseits
ist mit einem Kolben in dem hydraulischen Zylinder 339 verbunden.
Der Zylinder 339 seinerseits hat eine Schwenkverbindung
mit dem Flansch 340, der zu dem Laufwerk 273 in 19 und 20 hinzugefügt werden muss.
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Um
die richtige Bewegung der Stange 302 und des Hebearms 341 zu
gewährleisten,
ist die Stange 302 an ihrem Übergang 303 ebenfalls
mit dem Hebearm 346 verbunden. Letzterer ist schwenkbar
mit dem Flansch 347 verbunden, der durch die Streben 348 an
der Querstange 290 angebracht ist. Der Hebelarm 346 gewährleistet
so die richtige Drehbewegung des Übergangs 303 und damit
einhergehend die Schaufelbewegung des Eimers 338.
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In
Funktion bewirkt das Ausfahren der Stange 302 durch den
Zylinder 344, dass sich der Eimer 338 in 24 im
Uhrzeigersinn dreht. In dieser Anordnung nimmt er keine Rückstände auf.
Das Laufwerk 333 bewegt sich dann nach unten in das Wasser,
wobei der Eimer 338 zwischen der Bahn 277 und dem
Trog 328 läuft.
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Wenn
der Eimer 338 den Boden der Grube 35 erreicht,
zieht der Zylinder 344 die Stange 302 ein. Unter
dem Einfluss der Hebelarme 341 und 346 bewirkt
dies, dass sich der Eimer 338 in 24 entgegen
dem Uhrzeigersinn dreht. Dies führt
dazu, dass sich der Eimer, wenn er sich in der Grube befindet, nach
vorn bewegt und Asche einschaufelt.
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Das
Laufwerk 337 bewegt sich dann an der Bahn 277 nach
oben. Dann fährt
der Zylinder die Stange 302 aus, und der Eimer dreht sich
in 24 im Uhrzeigersinn und schüttet seinen Inhalt aus.
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Der
Einsatz des Eimers 338 wäre dann angezeigt, wenn schwere
Asche oder Rückstände, wie beispielsweise
Schotter, erzeugt wird, der in dem Verbrennungssystem entgiftet
wird. Der stärke
Hydraulikzylinder 344 würde
dem Eimer zusätzliche Kraft
verleihen, um den Inhalt der Grube 35 auszugraben.
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Im
Vergleich dazu wäre
die Tieflöffelschaufel 278,
die in 19 und 20 dargestellt
ist, vorteilhafter für
den üblichen
Hausmüll.
Hier muss die Schaufel 278 möglicherweise ihre Bewegung
in der Vorwärtsrichtung
unterbrechen, wenn sie mit einem festen Gegenstand, wie beispielsweise
einem Schalldämpfer
oder einem Fahrrad, in Kontakt kommt. Der Druckluftzylinder 306 weist
eine größere Dämpfung auf,
so dass die Schaufel 278 ihre Bewegung unterbrechen kann,
wenn es zu dem Kontakt kommt, und dennoch weder der Zylinder 306 noch
die Schaufel 278 zerstört
werden. Des Weiteren können
die Ventile für
den Zylinder 306 den Druck verringern, wenn die Schaufel 278 mit
einem derartigen festen Gegenstand in Kontakt kommen sollte. Damit
wird die Zerstörung
vieler der Bauteile des Laufwerks 273 oder der Bahn 277 vermieden.
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Der
Wechsel zwischen der Schaufel 278 und dem Eimer 338 erfordert
lediglich geringen Aufwand. Natürlich
sollte, um letzteren auszuführen,
das Laufwerk die Halterungen 345 und 347 enthalten.
Ansonsten erfordert der Wechsel zwischen den zwei Mechanismen lediglich
das Austauschen der Zylinder 306 und 344 sowie
der Schaufel 278 gegen den Eimer 228. Des Weiteren
sind für
den Eimer 338 die Hebelarme 341 und 346 erforderlich,
während
der Eimer 278 keinen derartigen Hebelarm erfordert. So können für das Ascheentfernungssystem
je nach dem Abfall, der in die Verbrennungseinrichtung eingeleitet
wird, beide Typen von Schaufel eingesetzt werden.