特表 2024-505397 炉の可動火格子用の板状火格子要素

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-02-06

(54)【発明の名称】炉の可動火格子用の板状火格子要素

(51)【国際特許分類】

   F23H 3/02 20060101AFI20240130BHJP

   F23H 9/06 20210101ALI20240130BHJP

【ＦＩ】

F23H3/02 Z

F23H9/06

【審査請求】未請求

【予備審査請求】有

(21)【出願番号】P 2023541718

(86)(22)【出願日】2021-12-16

(85)【翻訳文提出日】2023-09-05

(86)【国際出願番号】 EP2021086204

(87)【国際公開番号】W WO2022148630

(87)【国際公開日】2022-07-14

(31)【優先権主張番号】21150713.2

(32)【優先日】2021-01-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】503209261

【氏名又は名称】バブコック アンド ウイルコックス ボルンド エイ／エス

(74)【代理人】

【識別番号】110000855

【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】アンデルセン、ハンズ ボーグ

(72)【発明者】

【氏名】ボーギルド、モーテン リュゲ

(72)【発明者】

【氏名】ノーマン、トーマス シャルデモーゼ

(57)【要約】

板状火格子要素（１、２）は、上壁（１２）と、底壁（１３）と、前端（１４）と、後端（１５）とを有する。前端は、対応する火格子要素の後先端縁と所定の隙間を維持するように適合された下側内向きに湾曲した壁部分（１６）を有する。内部冷却流体チャンバ（１８）は、火格子要素の前端（１４）に沿って延在する内部前方冷却流体チャネル（１９）を含む。火格子要素は、±３５％未満だけ変化する公称壁厚を有し、火格子要素の上壁から前端の下側内向きに湾曲した壁部分に延在する外向きに湾曲した前壁（２２）を有し、前端の前先端縁（２３）は、下側内向きに湾曲した壁部分との連結部において外向きに湾曲した前壁によって形成される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

炉の可動火格子（５）用の板状火格子要素（１、２）であって、前記可動火格子（５）が、板状火格子要素（１、２、３）を担持し、それによって傾斜火格子面（７）を画定する複数の枢動火格子シャフト（６）を含み、前記可動火格子（５）が、前記火格子面（７）上の材料を下方に搬送するため、そうした材料に波状運動を付与するために反対の回転方向に隣接する火格子シャフト（６）を前後に枢動させるように配置された駆動機構（８）を含み、前記可動火格子（５）が、前記火格子シャフト（６）の前記枢動運動中に隣接する火格子シャフト（６）の板状火格子要素（１、２、３）の縁部（１１）間に所定の隙間（１０）を維持するように配置された同期機構（９）を含み、前記板状火格子要素（１、２）が、上壁（１２）、底壁（１３）、前端（１４）及び後端（１５）を有し、前記板状火格子要素（１、２）の前記前端（１４）が、前記板状火格子要素（１、２）が隣接する火格子シャフト（６）上に配置されるときに、前記火格子シャフト（６）の前記枢動運動の一部の間、対応する板状火格子要素（１）の前記後端（１５）の後先端縁（１７）と前記所定の隙間（１０）を維持するように適合される下側内向きに湾曲した壁部分（１６）を有し、前記板状火格子要素（１、２）には、入口端部（２０）及び出口端部（２１）を有し、前記板状火格子要素（１、２）の前記前端（１４）に沿って、前記前端（１４）の前記下側内向きに湾曲した壁部分（１６）の少なくとも一部の上方に延在する内部前方冷却流体チャネル（１９）を含む内部冷却流体チャンバ（１８）が設けられ、前記板状火格子要素（１、２）が、前記板状火格子要素（１、２）の前記上壁（１２）から前記前端（１４）の前記下側内向きに湾曲した壁部分（１６）に延在する外向きに湾曲した前壁（２２）を有し、前記前端（１４）の前先端縁（２３）が、前記下側内向きに湾曲した壁部分（１６）との連結部で前記外向きに湾曲した前壁（２２）によって形成され、前記外向きに湾曲した前壁（２２）が、±３５％未満だけ変化する公称壁厚を有することを特徴とする、板状火格子要素（１、２）。

【請求項2】

前記外向きに湾曲した前壁（２２）の前記公称壁厚が、±３０％未満、好ましくは±２５％未満、最も好ましくは±２０％未満だけ変化する、請求項１に記載の板状火格子要素。

【請求項3】

前記板状火格子要素（１、２）の前記上壁（１２）から前記前先端縁（２３）に延在する前記外向きに湾曲した前壁（２２）の一部が、±４０％未満、好ましくは±２０％未満だけ変化する第１の公称曲率半径（Ｒ）を有する外側輪郭を有し、前記前先端縁（２３）が、±２０％未満だけ変化する第２の公称曲率半径（ｒ）を有する外側輪郭を有し、前記第１の公称曲率半径（Ｒ）が、前記第２の公称曲率半径（ｒ）の２倍超、好ましくは３倍超、より好ましくは４倍超、最も好ましくは５倍超長い、請求項１又は２に記載の板状火格子要素。

【請求項4】

前記内部前方冷却流体チャネル（１９）が、少なくとも前記外向きに湾曲した前壁（２２）と、前記前端（１４）の前記下側内向きに湾曲した壁部分（１６）の少なくとも一部と、前記板状火格子要素（１、２）の前記上壁（１２）と前記底壁（１３）とを連結する前方内部分離壁（２４）とによって形成され、前記前方内部分離壁（２４）が、前記前端（１４）の中央位置（２５）で、前記内部前方冷却流体チャネル（１９）の断面流れ領域の制限部（２６）を形成する、請求項１～３のいずれか一項に記載の板状火格子要素。

【請求項5】

前記内部前方冷却流体チャネル（１９）の前記断面流れ領域の前記制限部（２６）が、前記内部前方冷却流体チャネル（１９）の前記入口端部（２０）から前記出口端部（２１）に徐々に形成されている、請求項４に記載の板状火格子要素。

【請求項6】

前記内部前方冷却流体チャネル（１９）の前記断面流れ領域の前記制限部（２６）が、前記前方内部分離壁（２４）が、前記前方内部分離壁（２４）の長手方向にＶ字形状に、又は湾曲して形成される、請求項４又は５に記載の板状火格子要素。

【請求項7】

前記制限部（２６）での減少した断面流れ領域（Ａ_{ｒｅｄｕｃｅｄ}）が、前記内部前方冷却流体チャネル（１９）の前記入口端部及び／又は出口端部（２０、２１）における入口／出口断面流れ領域（Ａ_{ｉｎｌｅｔ}、Ａ_{ｏｕｔｌｅｔ}）の６０％未満、好ましくは５０％未満、最も好ましくは４０％未満である、請求項４から６のいずれか一項に記載の板状火格子要素。

【請求項8】

内部入口ガイドベーン（２７）が、前記内部前方冷却流体チャネル（１９）の前記入口端部（２０）において前記内部冷却流体チャンバ（１８）内に配置され、内部出口ガイドベーン（２８）が、前記内部前方冷却流体チャネル（１９）の前記出口端部（２１）において前記内部冷却流体チャンバ（１８）内に配置され、前記内部入口ガイドベーン（２７）及び前記内部出口ガイドベーン（２８）が、前記板状火格子要素（１、２）の前記前端（１４）のそれぞれの端部（３０、３１）において前記内部冷却流体チャンバ（１８）のそれぞれの角（２９）の方向に冷却流体を案内するように適合される、請求項１から７のいずれか一項に記載の板状火格子要素。

【請求項9】

前記内部入口ガイドベーン（２７）が、前記板状火格子要素（１、２）の前記上壁（１２）又は前記底壁（１３）に連結され、前記内部入口ガイドベーン（２７）が連結されている前記上壁（１２）又は前記底壁（１３）に対向する前記上壁（１２）又は前記底壁（１３）に対して離間しており、前記内部出口ガイドベーン（２８）が、前記板状火格子要素（１、２）の前記上壁（１２）又は前記底壁（１３）に連結され、前記内部出口ガイドベーン（２８）が連結されている前記上壁（１２）又は前記底壁（１３）に対向する前記上壁（１２）又は前記底壁（１３）に対して離間している、請求項８に記載の板状火格子要素。

【請求項10】

前記内部入口ガイドベーン（２７）及び前記内部出口ガイドベーン（２８）が、前記前端（１４）の長手方向に対して斜めの角度で配置されている、請求項８又は９に記載の板状火格子要素。

【請求項11】

Ｕ字形状内部分離壁（３２）が、前記前方内部分離壁（２４）の形態の中間壁部分と、２つの内部側面分離壁（３３、３４）とによって構成され、前記２つの内部側面分離壁（３３、３４）が、前記板状火格子要素（１、２）の前記後端（１５）から離れて位置するそれぞれの自由端（３５）を有し、前記内部入口ガイドベーン（２７）及び前記内部出口ガイドベーン（２８）の各々が、前記Ｕ字形状内部分離壁（３２）に対して離間している、請求項８から１０のいずれか一項に記載の板状火格子要素。

【請求項12】

請求項１から１１のいずれか一項に記載の複数の板状火格子要素（１、２）を含む可動火格子（５）を有する炉。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、炉の可動火格子用の板状火格子要素に関し、可動火格子は、板状火格子要素を担持し、それによって傾斜火格子面を画定する複数の枢動火格子シャフトを含み、可動火格子は、火格子表面上の材料を下方に搬送するため、そうした材料に波状運動を付与するために反対の回転方向に隣接する火格子シャフトを前後に枢動させるように配置された駆動機構を含み、可動火格子は、火格子シャフトの枢動運動中に隣接する火格子シャフトの板状火格子要素の縁部間に所定の隙間を維持するように配置された同期機構を含み、板状火格子要素は、上壁、底壁、前端及び後端を有し、板状火格子要素の前端は、前述の板状火格子要素が隣接する火格子シャフト上に配置されるときに、火格子シャフトの前述の枢動運動の一部の間、対応する板状火格子要素の後端の後先端縁と前述の所定の隙間を維持するように適合される下側内向きに湾曲した壁部分を有し、板状火格子要素には、入口端部及び出口端部を有し、板状火格子要素の前端に沿って、前端の下側内向きに湾曲した壁部分の少なくとも一部の上方に延在する内部前方冷却流体チャネルを含む内部冷却流体チャンバが設けられている。

【背景技術】

【0002】

国際公開第９６／２９５４４号は、水平又は斜めに配置されている複数のゾーンからなる燃焼火格子を開示している。各個々の火格子ゾーンは、固定火格子バー及び可動火格子バーを備える、固定火格子セクション及び可動火格子セクションからなる。可動セクションは、可変数のストロークで前後に移動され、燃料を輸送及び消費する。可動及び固定火格子バーは、内部で空気／水冷されてもよい。火格子表面を有する火格子バーは、その内部に仕切りを有し、それにより、長さ方向に見ると、第１の冷却チャンバ及びそれに平行な第２の冷却チャンバが生じる。火格子バーの前方端には、通水開口がある。この開口は、２つの冷却チャンバ間のリンクを構成する。これらの冷却チャンバの各々には、仕切りに平行に取り付けられた波形ガイドパネルがあり、該パネルは熱交換を改善する。

【0003】

国際公開第９９／６３２７０号及び国際公開第２０１８／００７８５４号は、燃焼炉用の水冷式可動火格子を開示している。可動火格子は、板状火格子要素を担持する複数の枢動火格子シャフトを含み、隣接する火格子シャフトは、隣接する火格子シャフトの板状火格子要素の縁部間に所定の隙間を維持するように、反対の回転方向に前後に枢動するように配置される。板状火格子要素は、相対的に尖った前先端縁を有する前端と、相対的に尖った後先端縁を有する後端とを有する。各板状火格子要素は、略平行に離間した構成で延在する上壁及び底壁を有し、上壁及び底壁は、板状火格子要素の前端で直線状の前壁によって連結される。直線状の前壁は、上壁と斜めの角度を形成し、上壁から、底壁の下又は底壁と同じ高さにある尖った前先端縁の位置まで延在する。尖った前先端縁で、直線状の前壁は、別の板状火格子要素の後端と前述の所定の隙間を形成するように適合された下側内向きに湾曲した壁部分によって底壁に連結される。動作中、複数の板状火格子要素の前端は、隣接する火格子シャフトの板状火格子要素の対応する後端に重なる。燃焼を意図した材料が配置される個々の板状火格子要素間の所定の隙間は、燃焼のための一次空気の供給を提供する。一次空気の供給を可能な限り均一にするために、板状火格子要素が互いに対して枢動するとき、又は摩耗によって、前述の所定の隙間のサイズが変化しないことが重要である。摩耗は、燃焼される材料による研磨摩耗によって引き起こされ、この摩耗は、燃焼熱のために板状火格子要素の表面温度が火格子材料の軟化点に近づいている場合にさらに増加する。したがって、板状火格子要素の少なくともいくつかは、摩耗を低減するために水冷に適合された内部冷却流体チャンバを含む。

【0004】

米国特許第４，２７５，７０６号明細書は、特に、枢動ステップ火格子などの機械的火格子を機械的に搬送するための空冷火格子バーに関する。それぞれの火格子バーの上に設けられるＵ字形状のキャップは、火格子バーの上部に空気チャネルを形成する。冷却空気は、火格子バーの下側開放側から下方に延在する吸気管を通ってチャネルに注入される。空気は、火格子バーの両端のチャネルから出て、それによって空気は、穴を通って火格子バーの下側に案内される。そこから、空気は、隣接する火格子バー間のギャップを通って燃焼室に流れる。したがって、理解されるように、火格子バーの上部の空気チャネルは、外気冷却経路の一部を形成し、閉ループ回路などの冷却回路における流体及び／又は液体冷却に適合又は適していない。火格子バーの後端で、火格子バーは関節状に取り付けられ、この端で、側面図で考えると、火格子バーは軸受を形成する下側湾曲セクションを有する。火格子バーの前端で、火格子バーは、別の火格子バーの対応する前端に重なるように適合される。しかしながら、現代の燃焼プラントでは、火格子バーの少なくとも一部は、典型的には、炉内の過酷な環境に耐えるために液体冷却を必要とする。独国特許出願公開第３３４３０２４号明細書は、同様の空冷火格子バーに関する。

【0005】

しかしながら、主に細断された廃木材を含む燃料など、いくつかの種類の特に激しく燃える燃料及び／又は高い発熱量の燃料を燃焼させる場合、従来技術の板状火格子要素は、火格子要素の前端の尖った前先端縁の過度の摩耗を被る可能性がある。場合によっては、著しい圧縮応力は、動作中に尖った前先端縁の塑性変形を引き起こす可能性がある。その後、冷却中に、尖った前先端縁は、前先端縁にマイクロクラックを生じる可能性がある塑性変形に起因して高い引張応力を受ける可能性がある。燃料中の高濃度の重金属によって引き起こされる腐食は、前先端縁の摩耗をさらに悪化させる可能性がある。

【0006】

例えば大型の廃棄物焼却プラントの燃焼炉では、可動火格子の構成要素の耐用年数が最も重要である。燃焼炉の定期的なメンテナンス間隔は、例えば１年程度であり得、スケジュールされたメンテナンス作業間の予期せぬ故障は、プラントの経済性に深刻な影響を及ぼし得る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】国際公開第９６／２９５４４号

【特許文献2】国際公開第９９／６３２７０号

【特許文献3】国際公開第２０１８／００７８５４号

【特許文献4】米国特許第４，２７５，７０６号明細書

【特許文献5】独国特許出願公開第３３４３０２４号明細書

【発明の概要】

【0008】

本発明の目的は、摩耗しにくい板状火格子要素を提供することである。

【0009】

この目的に鑑みて、板状火格子要素は、板状火格子要素の上壁から前端の下側内向きに湾曲した壁部分まで延在する外向きに湾曲した前壁を有し、前端の前先端縁は、下側内向きに湾曲した壁部分との連結部で外向きに湾曲した前壁によって形成され、外向きに湾曲した前壁は、±３５％未満だけ変化する公称壁厚を有する。

【0010】

このようにして、従来技術の火格子要素と比較して、より多くの冷却流体が板状火格子要素の前先端縁に近接して流れ、冷却流体の効果が外向きに湾曲した前壁にわたって均一化され、それによって前先端縁をより良好かつより効率的に冷却することが達成され得る。前先端縁のより良好な冷却は、前先端の摩耗をより少なくし、したがって、板状火格子要素の耐用年数をより長くすることができる。さらに、外向きに湾曲した前壁全体の滑らかな湾曲は、張力が蓄積し得る弱い領域のないより強い前壁をもたらし得る。

【0011】

一実施形態では、外向きに湾曲した前壁の公称壁厚は、±３０％未満、好ましくは±２５％未満、最も好ましくは±２０％未満だけ変化する。外向きに湾曲した前壁の公称壁厚の変化をさらに低減することによって、外向きに湾曲した前壁にわたる冷却流体の効果をさらに均一にすることができ、それによって前壁の均一な冷却をより高度に得ることができる可能性がある。特に、前先端縁の不十分な冷却を回避することが可能であり得る。

【0012】

好ましくは、外向きに湾曲した前壁は、少なくとも実質的に一定の壁厚を有する。

【0013】

構造的に特に有利な実施形態では、板状火格子要素の上壁から前先端縁に延在する外向きに湾曲した前壁の一部は、±４０％未満、好ましくは±２０％未満だけ変化する第１の公称曲率半径（Ｒ）を有する外側輪郭を有し、前先端縁は、±２０％未満だけ変化する第２の公称曲率半径（ｒ）を有する外側輪郭を有し、第１の公称曲率半径（Ｒ）は、第２の公称曲率半径（ｒ）の２倍超、好ましくは３倍超、より好ましくは４倍超、最も好ましくは５倍超長い。それにより、特に、板状火格子要素の前先端縁により近接して流れる冷却流体の効果を集中させることが可能になり得る。

【0014】

一実施形態では、内部前方冷却流体チャネルは、少なくとも外向きに湾曲した前壁と、前端の下側内向きに湾曲した壁部分の少なくとも一部と、板状火格子要素の上壁と底壁とを連結する前方内部分離壁とによって形成され、前方内部分離壁は、前端の中央位置で、内部前方冷却流体チャネルの断面流れ領域の制限部を形成する。これにより、板状火格子要素の前先端縁に近接する冷却流体の全般的により高い速度を得ることができ、それによって前先端縁における冷却効果を改善することができる可能性がある。

【0015】

一実施形態では、内部前方冷却流体チャネルの断面流れ領域の制限部は、内部前方冷却流体チャネルの入口端部から出口端部に徐々に形成される。これにより、前端に沿って、特に板状火格子要素の前先端縁に沿って均一な冷却効果を得ることができる。

【0016】

好ましくは、内部前方冷却流体チャネルの断面流れ領域の制限部は、前方内部分離壁が、前方内部分離壁の長手方向にＶ字形状に、又は湾曲して形成される。

【0017】

一実施形態では、前述の制限部での減少した断面流れ領域は、内部前方冷却流体チャネルの入口及び／又は出口端部における入口／出口断面流れ領域の６０％未満、好ましくは５０％未満、最も好ましくは４０％未満である。これにより、前端に沿って、特に板状火格子要素の前先端縁に沿って均一な冷却効果を得ることができる。

【0018】

一実施形態では、内部入口ガイドベーンは、内部前方冷却流体チャネルの入口端部における内部冷却流体チャンバ内に配置され、内部出口ガイドベーンは、内部前方冷却流体チャネルの出口端部における内部冷却流体チャンバ内に配置され、前述の内部入口ガイドベーン及び前述の内部出口ガイドベーンは、板状火格子要素の前端のそれぞれの端部における内部冷却流体チャンバのそれぞれの角の方向に冷却流体を案内するように適合される。それにより、より多くの冷却流体を内部冷却流体チャンバの角に導くことができ、冷却効果は、板状火格子要素の前端、特に前先端縁の端部で改善され得る。

【0019】

一実施形態では、内部入口ガイドベーンは、板状火格子要素の上壁又は底壁に連結され、内部入口ガイドベーンが連結される上壁又は底壁の反対の上壁又は底壁に対して離間しており、内部出口ガイドベーンは、板状火格子要素の上壁又は底壁に連結され、内部出口ガイドベーンが連結される上壁又は底壁の反対の上壁又は底壁に対して離間している。これにより、冷却流体の全体的な流れを過度に制限することなく、冷却流体を内部冷却流体チャンバのそれぞれの角の方向に案内することができる。さらに、鋳造砂が板状火格子要素の内部冷却流体チャンバをより良好に通過することができるという点で、鋳造による板状火格子要素の製造を容易にすることができる。

【0020】

一実施形態では、内部入口ガイドベーン及び内部出口ガイドベーンは、前端の長手方向に対して斜めの角度で配置される。それにより、冷却流体は、板状火格子要素の前端、特に前先端縁の端部における冷却効果を最大化するように案内され得る。

【0021】

一実施形態では、内部冷却流体チャンバ１８内に配置されたＵ字形状内部分離壁は、前方内部分離壁の形態の中間壁部分と、２つの内部側面分離壁とによって構成され、２つの内部側面分離壁は、板状火格子要素の後端から離れて位置するそれぞれの自由端を有し、内部入口ガイドベーン及び内部出口ガイドベーンのそれぞれは、Ｕ字形状内部分離壁に対して離間している。これにより、十分な量の冷却流体を内部冷却流体チャンバの角に案内することができ、十分な量の冷却流体を内部前方冷却流体チャネルを通って直接案内することができ、それによって板状火格子要素の前端の側、特に前先端縁の側の両方でバランスのとれた冷却効果を得ることができる。さらに、鋳造砂が板状火格子要素の内部冷却流体チャンバをより良好に通過することができるという点で、鋳造による板状火格子要素の製造をさらに容易にすることができる。

【0022】

本発明はさらに、上述のような複数の板状火格子要素を含む可動火格子を有する炉に関する。

【0023】

ここで本発明を、非常に概略的な図面を参照して、実施形態の例を用いて以下により詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】炉の可動火格子用の従来技術による板状火格子要素の長手方向断面図である。

【図2】図１の従来技術の板状火格子要素の線ＩＩ－ＩＩに沿った断面図である。

【図3】炉の可動火格子用の、本発明による板状火格子要素の底面図である。

【図4】図３の板状火格子要素の側面図である。

【図5】図３に示す板状火格子要素の線Ｖ－Ｖに沿った断面図である。

【図6】図４に示す板状火格子要素の線ＶＩ－ＶＩに沿った断面図である。

【図7】図４に示す板状火格子要素の線ＶＩＩ－ＶＩＩに沿った断面図である。

【図8】図３に示す板状火格子要素の線ＶＩＩＩ－ＶＩＩＩに沿った断面図である。

【図9】図３に示す板状火格子要素の線ＩＸ－ＩＸに沿った断面図である。

【図10】図３に示す板状火格子要素の線Ｘ－Ｘに沿った断面図である。

【図11】図３に示す本発明による板状火格子要素を斜め下方から見た斜視図である。

【図12】図３に示す本発明による板状火格子要素を斜め上方から見た斜視図である。

【図13】炉の可動火格子用の、本発明によるいわゆる第１の半板状火格子要素による長手方向断面図である。

【図14】図１３に示す第１の半板状火格子要素の線ＸＩＶ－ＸＩＶ線に沿った断面図である。

【図15】図１３に示す本発明による第１の半板状火格子要素を斜め上方から見た斜視図である。

【図16A】異なる動作の段階における、本発明による複数の板状火格子要素を含む可動火格子のセクションの断面図を示す。

【図16B】異なる動作の段階における、本発明による複数の板状火格子要素を含む可動火格子のセクションの断面図を示す。

【図16C】異なる動作の段階における、本発明による複数の板状火格子要素を含む可動火格子のセクションの断面図を示す。

【図17】本発明による複数の板状火格子要素を含む可動火格子を通る長手方向セクションを示す。

【図18】図１７に示す可動火格子を斜め上方から見た斜視図を示す。

【図19】図１７に示す可動火格子の一部を通る横断セクションを示す。

【図20】図１９に示す可動火格子の一部の上面図を示す。

【図21】図１９に示す可動火格子の線ＸＸＩ－ＸＸＩに沿った断面図である。

【図22】本発明によるいわゆる半板状火格子要素を示す、図２１の断面図に対応する断面図である。

【図23】図１７に示す可動火格子の一セクションの前後の火格子シャフトを枢動させるように配置された駆動及び同期機構を示す。

【図24】可動火格子を有する炉の形態の試験設備を示す写真である。

【図25】約６ヶ月の運転期間後の従来技術の板状火格子要素の写真である。

【図26】約６ヶ月の運転期間後の従来技術の板状火格子要素の写真である。

【図27】約６ヶ月の運転期間後の従来技術の板状火格子要素の写真である。

【図28】約６ヶ月の運転期間後の従来技術の板状火格子要素の写真である。

【図29】約６ヶ月の運転期間後の本発明による板状火格子要素の写真である。

【図30】約６ヶ月の運転期間後の本発明による板状火格子要素の写真である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下では、一般に、異なる実施形態の同様の要素は、同じ参照符号で示されている。

【0026】

図３～図１２は、図１７及び図１８に示す種類の炉の可動火格子５に使用するための、本発明によるフルサイズの板状火格子要素１を示す。見られるように、可動火格子５は、板状火格子要素１、２、３を担持し、それによって傾斜火格子面７を画定する複数の枢動火格子シャフト６を含む。枢動火格子シャフト６は、図１６及び図１９～図２２にさらに詳細に示されている。図２３を参照すると、可動火格子５は、火格子面７上の材料を下方に搬送するため、そうした材料に波状運動を付与するために反対の回転方向に隣接する火格子シャフト６を前後に枢動させるように配置された駆動機構８をさらに含む。駆動機構８は、各火格子シャフト６にクランクアーム６３が設けられ、すべての他の火格子シャフト６のクランクアームが第１の連結ロッド６１によって連結され、残りの火格子シャフト６のクランクアーム６３が第２の連結ロッド６２によって連結されるように配置され、前述の駆動機構のアクチュエータは油圧ピストンアクチュエータなどのリニアアクチュエータ６０であり、第１の連結ロッド６１及び第２の連結ロッド６２はリニアアクチュエータ６０によって相互連結される。火格子シャフト６上に設けられる代わりに、クランクアーム６３は、別個のクランクシステムを介して、又は任意の他の適切な機械的駆動連結を介してそれぞれの火格子シャフト６に連結された別個のシャフトに取り付けられてもよい。

【0027】

さらに図２３を参照すると、可動火格子５は、火格子シャフト６の枢動運動中に隣接する火格子シャフト６の板状火格子要素１、２、３の縁部１１間に所定の隙間１０（図面では区別できないほど小さい）を維持するように配置された同期機構９をさらに含む。同期機構９は、第１の連結ロッド６１に連結された火格子シャフト６のうちの１つに固定的に連結された第１の端部を有する第１の同期レバーアーム５８と、第２の連結ロッド６２に連結された火格子シャフト６のうちの１つに固定的に連結された第１の端部を有する第２の同期レバーアーム５９とを含む。それぞれの第１及び第２の同期レバーアーム５８、５９の第２の端部は、同期ロッド５７のそれぞれの端部に枢動可能に連結されている。これにより、同期機構９は、隣接する火格子シャフト６の板状火格子要素１、２、３の縁部間に前述の所定の隙間を維持することができる。

【0028】

駆動機構８及び同期機構９によって、可動火格子５のそれぞれの火格子シャフト６の相互の相対的な枢動位置は、火格子シャフト６上のクランクアーム６３のそれぞれの取付ブラケットに配置されたディスクばね６４の形態のそれぞれの付勢機構によって、それぞれの所定の相対的な枢動位置に向かって個別に弾性的に付勢されてもよい。これにより、火格子シャフト６の移動が防止される場合、移動は全体的に又は部分的に付勢機構によって吸収され得る。

【0029】

各火格子シャフト６上の板状火格子要素１、２、３は、隣接するシャフト６上の板状火格子要素１、２、３と接触することなく一致し、それによって実質的に凝集した傾斜火格子面７を形成する。上述した所定の隙間１０の形態の２つの一致する板状火格子要素１、２、３の間のギャップは、例えば、約１～３ミリメートルであってもよい。火格子機能は、図１６Ａ及び図１６Ｃにそれぞれ示すように、火格子シャフト６がそれぞれの外側位置に交互に回転し、それによって、図１６Ｂに示すように、それぞれの中間位置を通過し、したがって、傾斜火格子面７が、段差が方向を変える階段状の表面を形成するようなものである。これにより、可動火格子５上に存在する材料への回転運動が生じ、この回転運動は、材料を破壊してそれを攪拌する効果を有し得ると同時に、材料を下方向前方に移動させ、したがって、可動火格子５の上方の燃焼室からの輻射熱への良好な露出及び燃焼空気への良好な露出を達成する。特に、可動火格子５の下方から可動火格子５の上方の燃焼室への、隣接する火格子シャフト６の板状火格子要素１、２、３の縁部１１間に形成されたギャップを通る一次燃焼空気のアクセスは、隣接する板状火格子要素１、２、３間の所定の隙間１０によって制御される。

【0030】

図１８は、図示されていない炉用の完全な可動火格子５を示す。可動火格子５は、左火格子レーン４１及び右火格子レーン４２を有する。しかしながら、図示された種類の可動火格子５は、１つ、２つ、３つ、４つ、又はさらにそれより多い火格子レーンなどの任意の適切な数の火格子レーンを有することができる。図１７は、図１８の可動火格子５の右火格子レーン４２を通る長手方向セクションを示す。各火格子レーン４１、４２は、燃料が入る第１のセクション４３、第２のセクション４４、第３のセクション４５、及び燃料が最終的に出る第４のセクション４６を有する。より多くのセクションが設けられてもよい。第１のセクション４３及び第２のセクション４４は、典型的には、冷却流体、典型的には水などの液体が循環する内部冷却流体チャンバ１８が設けられた板状火格子要素１、２を含むことができる。第３のセクション４５及び第４のセクション４６は、典型的には、一次燃焼空気によって冷却することができ、その結果、これらのセクションの板状火格子要素１、２に内部冷却流体チャンバ１８が必要とされない。

【0031】

図１６Ａ、図１６Ｂ及び図１６Ｃは、図１８に示す可動火格子５の右火格子レーン４２の第１のセクション４３の異なる動作段階を示す。右火格子レーン４２の第１のセクション４３は、左から右へ、いわゆる第１の半板状火格子要素２と、連続して配置された４つのフルサイズの板状火格子要素１と、いわゆる最後の半板状火格子要素３とを含むことに留意されたい。これに関連して、「半分」という名称は、単に、フルサイズの板状火格子要素１と比較して、第１及び最後の板状火格子要素２、３の長さが短いことを指す。追加で、以下でさらに詳細に説明するように、第１の半板状火格子要素２は、その後端１５の特定の設計を有し、最後の半板状火格子要素３は、その前端１４の特定の設計を有することが分かる。図１７と比較すると、第１の半板状火格子要素２の後端１５は、固定入口連結板４７と協働することに留意されたい。これを行うために、第１の半板状火格子要素２の後端１５は、フルサイズの板状火格子要素１の後端１５と比較してより短く、丸みを帯びた輪郭を有する。本発明による第１の半板状火格子要素２を図１３～図１５に示す。再度図１６を参照すると、第１の半板状火格子要素２の前端１４は、第１、第２、及び第３のフルサイズの板状火格子要素１の各々の前端１４が隣接するフルサイズの板状火格子要素１の後端１５と協働するのと同様に、４つのフルサイズの板状火格子要素１のうちの第１のものの後端１５と協働することに留意されたい。さらに、最後の（第４の）フルサイズの板状火格子要素１の前端１４は、フルサイズの板状火格子要素１の前端１４が隣接するフルサイズの板状火格子要素１の後端１５と協働するのと同様に、最後の半板状火格子要素３の後端１５と協働することに留意されたい。しかしながら、図１７を参照すると、最後の半板状火格子要素３の前端１４は、火格子レーン４２の第１のセクション４３と火格子レーン４２の第２のセクション４４との間に配置された固定板状火格子要素４と協働することに留意されたい。これを行うために、最後の半板状火格子要素３の前端１４は、フルサイズの板状火格子要素１の前端１４と比較してより短く、異なる輪郭を有する。

【0032】

動作中、最後の半板状火格子要素３の前端１４が固定板状火格子要素４の下方に位置しているため、最後の半板状火格子要素３の前端１４は、第１の半板状火格子要素２の前端１４及び４つのフルサイズの板状火格子要素１のそれぞれの前端１４よりも低温にさらされる。したがって、最後の半板状火格子要素３の前端１４の冷却の必要性は比較的低く、したがって、最後の半板状火格子要素３には必ずしも内部冷却流体チャンバが設けられず、本発明に従って設計されない。

【0033】

しかしながら、第１の半板状火格子要素２の前端１４は、動作中、各フルサイズの板状火格子要素１の前端１４が動作中に隣接するフルサイズの板状火格子要素１の後端１５の上方又は最後の半板状火格子要素３の後端１５の上方に位置するのと同様に、４つのフルサイズの板状火格子要素１のうちの第１のものの後端１５の上方に位置する。そのため、第１の半板状火格子要素２の前端１４及び各フルサイズの板状火格子要素１の前端１４は、動作中に可動火格子５上で燃料の燃焼によって生じる極めて高い温度にさらされる。したがって、第１の半板状火格子要素２の前端１４及び各フルサイズの板状火格子要素１の前端１４の冷却の必要性は、過度の摩耗を回避するために非常に高い。本発明によるフルサイズの板状火格子要素１の実施形態を図３～図１２及び図２１に示し、本発明による第１の半板状火格子要素２の実施形態を図１３～図１５及び図２２に示す。本発明による板状火格子要素１、２は、以下でさらに詳細に説明するように、特に前先端縁２３の摩耗が起こりにくい。

【0034】

図４及び図５を参照すると、本発明による板状火格子要素１は、上壁１２と、底壁１３と、前端１４と、後端１５とを有する。板状火格子要素１の前端１４は、前述の板状火格子要素１が隣接する火格子シャフト６上に配置されるとき、火格子シャフト６の前述の枢動運動の一部の間、対応する板状火格子要素１の後端１５の後先端縁１７との前述の所定の隙間１０を維持するように適合された下側内向きに湾曲した壁部分１６を有する。火格子シャフト６の枢動運動を図１６Ａ～図１６Ｃに示す。

【0035】

図４～図７に示すように、本発明による板状火格子要素１は、入口端部２０及び出口端部２１を有し、板状火格子要素１の前端１４に沿って、前端１４の下側内向きに湾曲した壁部分１６の一部の上方に延在する内部前方冷却流体チャネル１９を含む内部冷却流体チャンバ１８をさらに備える。

【0036】

図１及び図２は、既知の板状火格子要素５２を示す。この従来技術の板状火格子要素５２はまた、上壁１２と、底壁１３と、前端１４と、後端１５とを有する。従来技術の板状火格子要素５２の前端１４は、下側内向きに湾曲した壁部分１６を有し、入口端部２０及び出口端部２１を有し、従来技術の板状火格子要素５２の前端１４に沿って、前端１４の下側内向きに湾曲した壁部分１６の一部の上方に延在する内部前方冷却流体チャネル１９を含む内部冷却流体チャンバ１８をさらに備える。従来技術の板状火格子要素５２は、従来技術の板状火格子要素５２の上壁１２から前端１４の下側内向きに湾曲した壁部分１６に延在する直線状の前壁５３を有する。見られるように、直線状の前壁５３は、上壁１２と斜めの角度を形成し、下側内向きに湾曲した壁部分１６との連結部に尖った前先端縁５４を形成する。尖った前先端縁５４は、底壁１３の下方に位置する。図１に見られるように、上壁１２及び底壁１３は、略平行に離間した構成で延在し、上壁１２及び底壁１３は、板状火格子要素５２の前端１４で直線状の前壁５３によって連結される。これにより、直線状の前壁５３は、板状火格子要素５２の上壁１２から、底壁１３の一般的な高さより下にある尖った前先端縁５４の位置に延在する。尖った前先端縁５４で、直線状の前壁５３は、下側内向きに湾曲した壁部分１６によって底壁１３に連結されている。

【0037】

従来技術の板状火格子要素５２の尖った前先端縁５４は、動作中、尖った前先端縁５４内の実質的な質量濃度に起因して著しい温度勾配を被る可能性がある。さらに、冷却流体の流れの大部分は、温度が上昇し得る尖った前先端縁５４から比較的離れていることに留意されたい。尖った前先端縁５４の温度は、動作中に最大約９００°Ｃに達し得る。

【0038】

これに対して、本発明によれば、図５、図８及び図９に示すように、板状火格子要素１は、板状火格子要素１の上壁１２から前端１４の下側内向きに湾曲した壁部分１６に延在する外向きに湾曲した又は丸みを帯びた前壁２２を有する。前端１４の前先端縁２３は、下側内向きに湾曲した壁部分１６との連結部で、外向きに湾曲した前壁２２によって形成される。これにより、動作中、図１及び図２に示す既知の板状火格子要素５２などの従来技術の火格子要素と比較して、比較的多くの冷却流体が板状火格子要素１の前先端縁２３の近くを流れることができる。加えて、冷却流体は、一般に、従来技術の火格子要素と比較して、本発明の板状火格子要素１の前先端縁２３の近くを流れることができる。その結果、本発明によれば、前端１４、特に前先端縁２３のより良好でより効率的な冷却を達成することができる。さらに、本発明によれば、外向きに湾曲した前壁２２は、±３５％未満だけ変化する公称壁厚を有する。これにより、冷却流体の効果は、外向きに湾曲した前壁にわたって均一になり、それによって前壁の均一な冷却を得ることができる。特に、前先端縁２３の不十分な冷却を回避することが可能であり得る。一例として、本発明による板状火格子要素１の前先端縁２３の温度は、図１及び図２の従来技術の板状火格子要素５２の尖った前先端縁５４がほぼ摂氏９００度に達する炉構成において、動作中に摂氏３００度以上に達しない可能性がある。これは、本発明による板状火格子要素１によって最大摂氏約６００度の温度低下を得ることができることを意味する。

【0039】

前先端縁２３のより良好な冷却は、前先端縁の摩耗をより少なくし、したがって、板状火格子要素１の耐用年数をより長くすることができる。さらに、外向きに湾曲した前壁全体の滑らかな湾曲は、張力が蓄積し得る弱い領域のないより強い前壁をもたらし得る。

【0040】

本発明によれば、好ましくは、前先端縁２３は、底壁１３の一般的な高さよりも下に位置する。さらに、図４及び図５に見られるように、上壁１２及び底壁１３は、略平行に離間した構成で延在してもよく、上壁１２及び底壁１３は、外向きに湾曲した前壁２２によって板状火格子要素１、２の前端１４で連結される。これにより、外向きに湾曲した前壁２２は、板状火格子要素１、２の上壁１２から、底壁１３の一般的な高さよりも低い前先端縁２３の位置に延在することができる。前先端縁２３で、外向きに湾曲した前壁２２は、下側内向きに湾曲した壁部分１６によって底壁１３に連結されている。

【0041】

本発明によれば、好ましくは、外向きに湾曲した前壁２２は、板状火格子要素１の上壁１２から前端１４の下側内向きに湾曲した壁部分１６まで連続的に丸みを帯びており、それにより、外向きに湾曲した前壁２２は前端１４の凸部を形成し、下側内向きに湾曲した壁部分１６は前端１４の凹部を形成する。

【0042】

図１３から図１５にさらに示すように、本発明によれば、第１の半板状火格子要素２はまた、第１の半板状火格子要素２の上壁１２から前端１４の下側内向きに湾曲した壁部分１６に延在する外側に湾曲した又は丸みを帯びた前壁２２を有する。前端１４の前先端縁２３は、下側内向きに湾曲した壁部分１６との連結部で、外向きに湾曲した前壁２２によって形成される。理解されるように、図１３～図１５に示す第１の半板状火格子要素２の前端１４の設計は、図６～図１２に示すフルサイズの板状火格子要素１の前端１４の設計に対応する。したがって、フルサイズの板状火格子要素１に関して上述したものと同じ利点を、第１の半板状火格子要素２によって達成することもできる。

【0043】

一方、上述したように、第１の半板状火格子要素２の後端１５の設計は、フルサイズの板状火格子要素１の後端１５の設計とは異なる。理解されるように、第１の半板状火格子要素２の後端１５は、フルサイズの板状火格子要素１の後端１５よりも短い。図７と図１４とを比較すると、第１の半板状火格子要素２では、内部冷却流体チャンバがフルサイズの板状火格子要素１の内部冷却流体チャンバよりも小さく、内部側面分離壁３３、３４の自由端３５がフルサイズの板状火格子要素１よりも後端１５に近いことが分かる。

【0044】

本発明による板状火格子要素１、２は、好ましくは、砂型鋳造プロセスにおいて単一の金属片で製造されてもよい。その後、鋳造物は正確な測定値に機械加工されてもよく、鋳造孔３８及び／又は鋳造スロット４０は、溶接又は任意の他の適切な手順によって適切なプラグによってタップされてもよい。砂型鋳造プロセスは、例えば、ロストフォーム型又は任意の他の適切な砂型鋳造プロセスであってもよい。しかし、当然のことながら、本発明による板状火格子要素１、２は、任意の適切な鋳造プロセス若しくは機械加工プロセス、又は、さらに３Ｄプリントプロセスなどの任意の適切な方法で製造することができる。板状火格子要素１、２はまた、任意の適切な数の要素から組み立てられてもよい。

【0045】

外向きに湾曲した前壁２２の公称壁厚は、有利には±３０％未満、好ましくは±２５％未満、最も好ましくは±２０％未満だけ変動し得る。外向きに湾曲した前壁２２の公称壁厚の変化をさらに低減することによって、外向きに湾曲した前壁２２にわたる冷却流体の効果をさらに均一にすることができ、それによって前壁の均一な冷却をより高度に得ることができる可能性がある。特に、前先端縁２３の不十分な冷却を回避することが可能であり得る。

【0046】

好ましくは、外向きに湾曲した前壁２２は、少なくとも実質的に一定の壁厚を有する。

【0047】

図９を参照すると、板状火格子要素１、２の上壁１２から前先端縁２３に延在する外向きに湾曲した前壁２２の一部は、有利には、±４０％未満、好ましくは±２０％未満だけ変化する第１の公称曲率半径Ｒを有する外側輪郭を有することができる。前先端縁２３は、有利には、±２０％未満だけ変化する第２の公称曲率半径ｒを有する外側輪郭を有することができる。有利には、第１の公称曲率半径Ｒは、第２の公称曲率半径ｒよりも２倍超大きく、好ましくは３倍超大きく、より好ましくは４倍超大きく、最も好ましくは５倍超大きい。それにより、特に、板状火格子要素１の前先端縁２３により近接して流れる冷却流体の効果を集中させることが可能になり得る。

【0048】

本発明によれば、板状火格子要素１、２の外向きに湾曲した前壁２２は、有利には、第１の公称曲率半径Ｒを有する外側輪郭を有することができ、第１の公称曲率半径Ｒは、板状火格子要素１、２の上壁１２から前先端縁２３まで一定であり、一定に増加又は一定に減少する。

【0049】

具体的に図５～図９を参照すると、図示の実施形態では、内部前方冷却流体チャネル１９は、外向きに湾曲した前壁２２と、前端１４の下側内向きに湾曲した壁部分１６の一部と、板状火格子要素１の上壁１２及び底壁１３を連結する前方内部分離壁２４とによって形成される。図６及び図７に示すように、前端１４の中央位置２５で、前方内部分離壁２４は、内部前方冷却流体チャネル１９の断面流れ領域の制限部２６を形成する。これにより、板状火格子要素１の前先端縁２３に近接する冷却流体の全般的により高い速度を得ることができ、それによって前先端縁２３における冷却効果を改善することができる可能性がある。

【0050】

図示の実施形態では、内部前方冷却流体チャネル１９の断面流れ領域の制限部２６は、内部前方冷却流体チャネル１９の入口端部２０から出口端部２１に徐々に形成される。これにより、前端１４に沿って、特に板状火格子要素１の前先端縁２３に沿って均一な冷却効果を得ることができる。具体的には、見られるように、内部前方冷却流体チャネル１９の断面流れ領域の制限部２６は、前方内部分離壁２４がＶ字形状に形成されている。代替で、制限部２６は、前方内部分離壁２４が前方内部分離壁２４の長手方向に湾曲することによって形成することができる。

【0051】

前述の制限部２６での減少した断面流れ領域Ａ_{ｒｅｄｕｃｅｄ}は、内部前方冷却流体チャネル１９の入口端部２０及び／又は出口端部２１での入口／出口断面流れ領域Ａ_{ｉｎｌｅｔ}、Ａ_{ｏｕｔｌｅｔ}の６０％未満、好ましくは５０％未満、最も好ましくは４０％未満であり得る。これにより、前端１４に沿って、特に板状火格子要素１の前先端縁２３に沿って均一な冷却効果を得ることができる。

【0052】

図６及び図７を参照すると、任意選択的に、内部入口ガイドベーン２７が、内部前方冷却流体チャネル１９の入口端部２０で内部冷却流体チャンバ１８内に配置され、任意選択的に、内部出口ガイドベーン２８が、内部前方冷却流体チャネル１９の出口端部２１で内部冷却流体チャンバ１８内に配置される。前述の内部入口ガイドベーン２７及び前述の内部出口ガイドベーン２８は、板状火格子要素１の前端１４のそれぞれの側３０、３１で内部冷却流体チャンバ１８のそれぞれの角２９の方向に冷却流体を案内するように適合される。これにより、図６に矢印によって示されるように、より多くの冷却流体を内部冷却流体チャンバ１８の角２９に案内することができ、冷却効果を、板状火格子要素１の前端１４、特に前先端縁２３の側３０、３１で向上させることができる。

【0053】

具体的に図８を参照し、図６及び図７を比較すると、内部入口ガイドベーン２７は、板状火格子要素１の底壁１３に連結され、内部入口ガイドベーン２７が連結される底壁１３に対向する上壁１２に対して離間していることが分かる。同様に、内部出口ガイドベーン２８は、板状火格子要素１の底壁１３に連結され、内部出口ガイドベーン２８が連結される底壁１３に対向する上壁１２に対して離間している。これにより、冷却流体の全体的な流れを過度に制限することなく、冷却流体を内部冷却流体チャンバ１８のそれぞれの角２９の方向に案内することができる。さらに、鋳造砂が板状火格子要素１の内部冷却流体チャンバ１８をより良好に通過することができるという点で、鋳造による板状火格子要素１の製造を容易にすることができる。したがって、結果は、より長い耐用年数を有するより良好な品質の鋳造物となり得る。

【0054】

内部入口ガイドベーン２７が板状火格子要素１の上壁１２に連結され、底壁１３に対して離間している場合、全く同じ利点が達成され得ることが理解される。同様に、当然ながら、内部出口ガイドベーン２８が板状火格子要素１の上壁１２に連結され、底壁１３に対して離間している場合に、同じ利点が達成され得る。例えば、内部入口ガイドベーン２７は、上壁１２に連結され、底壁１３に対して離間することができ、内部出口ガイドベーン２８は、底壁１３に連結され、上壁１２に対して離間することができ、又はその逆も可能である。

【0055】

図６及び図７に見られるように、内部入口ガイドベーン２７及び内部出口ガイドベーン２８は、前端１４の長手方向に対して斜めの角度で配置され、前述の長手方向は、前端１４の第１の側３０から前端１４の第２の側３１に延在する。それにより、冷却流体は、内部冷却流体チャンバ１８のそれぞれの角２９で、前端１４のいずれかの側３０、３１、特に板状火格子要素１の前先端縁２３の冷却効果を最大にするように案内され得る。

【0056】

図６及び図７に見られるように、内部冷却流体チャンバ１８内に配置されたＵ字形状内部分離壁３２は、前方内部分離壁２４の形態の中間壁部分と、２つの内部側面分離壁３３、３４とによって構成される。２つの内部側面分離壁３３、３４は、板状火格子要素１の後端１５から離れて位置するそれぞれの自由端３５を有する。内部入口ガイドベーン２７及び内部出口ガイドベーン２８の各々は、Ｕ字形状内部分離壁３２に対して離間している。これにより、十分な量の冷却流体を内部冷却流体チャンバ１８の角２９に案内することができ、十分な量の冷却流体を内部前方冷却流体チャネル１９を通って直接案内することができ、それによって板状火格子要素１の前端１４、特に前先端縁２３の側３０、３１の両方でバランスのとれた冷却効果を得ることができる。さらに、鋳造による板状火格子要素１の製造は、鋳造砂が板状火格子要素１の内部冷却流体チャンバ１８をより良好に通過することができるという点で、さらに容易であり得る。

【0057】

図６及び図７にさらに見られるように、中央長手方向分離壁５５は、内部冷却流体チャンバ１８の後壁から前方内部分離壁２４に延在し、それによって内部冷却流体チャンバ１８を第１の入口チャンバ部と第２の出口チャンバ部とに分離する。それにより、図６の矢印によって示されるように、冷却流体は、内部冷却流体チャンバ１８の冷却流体入口開口３６から、第１の内部側面分離壁３３の周りに、内部前方冷却流体チャネル１９を通って、第２の内部側面分離壁３４の周りに、及び内部冷却流体チャンバ１８の冷却流体出口開口３７を通って外に案内され得る。冷却流体入口開口３６は、入口冷却流体管４９と連結するように適合され、冷却流体出口開口３７は、出口冷却流体管５０と連結するように適合される。

【0058】

図１９～図２２に示すように、冷却流体、典型的には水などの液体は、それぞれの火格子シャフト６の一部を形成し、板状火格子要素１、２を担持するそれぞれのガーダ４８内に配置された入口冷却流体管４９によって、板状火格子要素１、２に供給され得る。同様に、冷却流体は、ガーダ４８内に配置された出口冷却流体管５０を通って板状火格子要素１、２から流出することができる。これにより、見られるように、火格子シャフト６の板状火格子要素の内部冷却流体チャンバ１８を直列に連結することができる。板状火格子要素１、２は、板状火格子要素のねじ付き取付孔３９にねじ込まれる図示しないボルトによってガーダ４８に取り付けられる。

【0059】

しかしながら、板状火格子要素１、２は、図示とは異なる方法で配置されてもよく、冷却流体、典型的には水などの液体は、図示とは異なる方法で板状火格子要素１、２に供給されてもよい。いずれにせよ、各板状火格子要素１、２の内部冷却流体チャンバ１８は、火格子レーン４１、４２内の板状火格子要素１、２の取り付け状態において、冷却流体を循環させることができる冷却回路の一部を形成することができる。これにより、それぞれの板状火格子要素の複数の内部冷却流体チャンバ１８を直列に連結することができる。内部冷却流体チャンバ１８の冷却流体入口開口３６は、冷却回路の冷却流体導管と連結するように適合されてもよく、内部冷却流体チャンバ１８の冷却流体出口開口３７は、冷却回路の冷却流体導管と連結するように適合される。前述の冷却回路は、典型的には、閉じた冷却回路である。

【0060】

図１９に示すように、火格子レーンの側では冷却の必要性が少ないため、各火格子レーン４１、４２の各側には、内部冷却流体チャンバのない２つの空冷板状火格子要素５１が配置される。

【0061】

試験結果
図２４は、図１８の図に対応する可動火格子５を有する炉の写真である。しかしながら、図１８に示す可動火格子５には、本発明による板状火格子要素１、２が設けられているのに対して、図２４の写真に見られる可動火格子５には、まず、図１及び図２に示す従来技術の板状火格子要素５２が設けられた。

【0062】

図２４の炉では、主に細断された廃木材を含む燃料が燃焼されてきた。図２４の写真に見られる可動火格子５は、図１及び図２に示す新たに製造された従来技術の板状火格子要素５２が設けられた後、わずか約６ヶ月間作動していた。図１８に示す可動火格子５に対応して、図２４の可動火格子５は、左火格子レーン４１及び右火格子レーン４２を有する。各火格子レーン４１、４２は、燃料が入る第１のセクション４３、第２のセクション４４、第３のセクション４５、及び燃料が最終的に出る第４のセクション４６（写真ではほとんど見られず）を有する。第１及び第２のセクション４３、４４は、図１及び図２に示すように内部冷却流体チャンバ１８を備えた従来技術の板状火格子要素５２を含む。第３及び第４のセクションは、これらのセクションの板状火格子要素に内部冷却流体チャンバが設けられないように、一次燃焼空気によって冷却される。

【0063】

図２５は、図２４の可動火格子５の第２のセクション４４の従来技術の板状火格子要素５２のうちの１つの写真である。図２５の写真は、板状火格子要素５２の前端１４を示している。板状火格子要素５２は、隣接する板状火格子要素５２に当接する左側６６及び右側６５を有する。使用された従来技術の板状火格子要素５２の図２５の写真を、新しく製造された従来技術の板状火格子要素５２の図１の図と比較すると、板状火格子要素５２の前端１４から腐食によって多くの材料が摩耗し、それによって前端１４に沿ってトラフ６７が形成されていることが分かる。さらに、材料の張力の結果として、複数のマイクロクラック６８が前端１４の縁に沿って形成されている。マイクロクラック６８のうちの１つは、板状火格子要素５２の内部冷却流体チャンバ１８からの漏れ６９を形成している。漏れ６９は、内部冷却流体チャンバ１８の内部前方冷却流体チャネル１９から漏れる冷却水の結果として、そのマイクロクラック６８の周りに暗いスポットを有するように見える。明らかに、この板状火格子要素５２は、わずか６ヶ月の使用後のこの時点で、新しい火格子要素によって既に交換されなければならない。

【0064】

図２６は、図２４の可動火格子５の第２のセクション４４の従来技術の板状火格子要素５２のうちの別の例の拡大写真である。図２６では、２つのマイクロクラック６８が、内部冷却流体チャンバ１８から漏れる冷却水の結果として、それらのマイクロクラック６８の周囲に暗いスポットを有するように見えるそれぞれの漏れ６９を形成している。

【0065】

図２７は、図２４の可動火格子５の第１のセクション４３の従来技術の板状火格子要素５２のうちの１つの写真である。図２７の写真は、板状火格子要素５２の前端１４を示している。板状火格子要素５２は、隣接する板状火格子要素５２に当接する左側６６及び右側６５を有する。使用された従来技術の板状火格子要素５２の図２７の写真を、新しく製造された従来技術の板状火格子要素５２の図１の図と比較すると、従来技術の板状火格子要素５２の尖った前先端縁５４に複数の粗いくぼみ７０が形成されていることが分かる。この場合、マイクロクラック又は漏れはまだ形成されていない。明らかに、第１のセクション４３の腐食は第２のセクション４４の腐食よりもさらに強力であるため、深くて広いくぼみ７０が形成され、それによって尖った前先端縁５４の材料のかなりの部分が除去される。漏れはまだ形成されていないが、この板状火格子要素５２もまた、わずか６ヶ月の使用後のこの時点で新しい火格子要素によって既に交換されなければならないことは明らかである。

【0066】

図２８は、図２４の可動火格子５の第１のセクション４３の従来技術の板状火格子要素５２の別の一つの写真である。図２８の写真は、板状火格子要素５２の前端１４の第１の側３０の角を拡大して示している。深い丸みを帯びたトラフ７１が、従来技術の板状火格子要素５２の尖った前先端縁５４の前述の角の上部に形成されていることが分かる。さらに、尖った前先端縁５４には、複数のくぼみ７０が形成されている。

【0067】

実際、過度の摩耗のために、第１及び第２のセクション４３、４４の従来技術の板状火格子要素５２の大部分を交換しなければならなかった。

【0068】

続いて、図２４に示す可動火格子５の第１及び第２のセクション４３、４４に、本発明による、図３～図１２に示す板状火格子要素１を設けた。上記の試験に関して、主に細断された廃木材を含む同じ種類の燃料を、本発明による新たに製造された板状火格子要素１の設置後約６ヶ月の運転期間の間炉内で燃焼させた。図２９及び図３０は、約６ヶ月の運転後の本発明による前述の板状火格子要素１のうちの１つの写真である。実際には、様々な板状火格子要素１の外観に目に見える違いはなかったので、前述の板状火格子要素１のうちの１つのみが示されている。

【0069】

図２９及び図３０に見られるように、本発明による板状火格子要素１の前端１４には、マイクロクラック、くぼみ又はトラフが全く形成されていない。興味深いことに、図３０の拡大写真では、板状火格子要素１の前端１４の丸みを帯びた前先端縁２３に沿って、図中の垂直線の形態の切削マーク７２が、約６ヶ月の運転後も依然として見えることが分かる。これらの切削マーク７２は、鋳造された板状火格子要素１を上述のように正確な測定値に機械加工するときに設けられた。しかしながら、約６ヶ月の運転後のこれらの切削マーク７２の存在は、実際には、板状火格子要素１の前端１４から摩耗した材料が実質的にないことを証明している。

【0070】

したがって、試験の結果、図３から図１２に示すように、本発明による板状火格子要素１は、図１及び図２に示すように、従来技術の板状火格子要素５２よりも大幅に摩耗しにくいと結論付けることができる。

【符号の説明】

【0071】

Ａ_{ｒｅｄｕｃｅｄ} 内部前方冷却流体チャネルの制限部での減少した断面流れ領域
Ａ_{ｉｎｌｅｔ} 内部前方冷却流体チャネルの入口端部での入口断面流れ領域
Ａ_{ｏｕｔｌｅｔ} 内部前方冷却流体チャネルの出口端部での出口断面流れ領域
Ｒ 第１の公称曲率半径
ｒ 第２の公称曲率半径
１ フルサイズの板状火格子要素
２ 第１の半板状火格子要素
３ 最後の半板状火格子要素
４ 固定板状火格子要素
５ 炉の可動火格子
６ 枢動火格子シャフト
７ 傾斜火格子面
８ 駆動機構
９ 同期機構
１０ 板状火格子要素間の所定の隙間
１１ 板状火格子要素の縁部
１２ 板状火格子要素の上壁
１３ 板状火格子要素の底壁
１４ 板状火格子要素の前端
１５ 板状火格子要素の後端
１６ 前端の下側内向きに湾曲した壁部分
１７ 後端の後先端縁
１８ 板状火格子要素の内部冷却流体チャンバ
１９ 板状火格子要素の内部前方冷却流体チャネル
２０ 内部前方冷却流体チャネルの入口端部
２１ 内部前方冷却流体チャネルの出口端部
２２ 板状火格子要素の外向きに湾曲した前壁
２３ 前端の丸みを帯びた前先端縁
２４ 内部冷却流体チャンバの前方内部分離壁
２５ 前端中央位置
２６ 内部前方冷却流体チャネルの制限部
２７ 内部冷却流体チャンバの内部入口ガイドベーン
２８ 内部冷却流体チャンバの内部出口ガイドベーン
２９ 内部冷却流体チャンバの角
３０ 板状火格子要素の前端の第１の側
３１ 板状火格子要素の前端の第２の側
３２ 内部冷却流体チャンバのＵ字形状内部分離壁
３３ 内部冷却流体チャンバの第１の内部側面分離壁
３４ 内部冷却流体チャンバの第２の内部側面分離壁
３５ 内部側面分離壁の自由端
３６ 内部冷却流体チャンバの冷却流体入口開口
３７ 内部冷却流体チャンバの冷却流体出口開口
３８ タップされる鋳造孔
３９ 板状火格子要素のねじ付き取付孔
４０ タップされる鋳造孔
４１ 左火格子レーン
４２ 右火格子レーン
４３ 火格子レーンの第１のセクション
４４ 火格子レーンの第２のセクション
４５ 火格子レーンの第３のセクション
４６ 火格子レーンの第４のセクション
４７ 固定入口連結板
４８ 板状火格子要素を担持するガーダ
４９ ガーダの入口冷却流体管
５０ ガーダの出口冷却流体管
５１ 空冷板状火格子要素
５２ 従来技術のフルサイズの板状火格子要素
５３ 板状火格子要素の直線状の前壁
５４ 従来技術の板状火格子要素の尖った前先端縁
５５ 内部冷却流体チャンバの中央長手方向分離壁
５６ 可動火格子のフレーム
５７ 同期ロッド
５８ 第１の同期レバーアーム
５９ 第２の同期レバーアーム
６０ 駆動機構のリニアアクチュエータ
６１ 第１の連結ロッド
６２ 第２の連結ロッド
６３ クランクアーム
６４ 付勢機構のディスクばね
６５ 板状火格子要素の左側
６６ 板状火格子要素の右側
６７ 板状火格子要素の前端に沿ったトラフ
６８ マイクロクラック
６９ 漏れ
７０ 尖った前先端縁のくぼみ
７１ トラフ
７２ 切削マーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16A】

【図16B】

【図16C】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【手続補正書】

【提出日】2022-06-17

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

炉の可動火格子（５）用の板状火格子要素（１、２）であって、前記可動火格子（５）が、板状火格子要素（１、２、３）を担持し、それによって傾斜火格子面（７）を画定する複数の枢動火格子シャフト（６）を含み、前記可動火格子（５）が、前記火格子面（７）上の材料を下方に搬送するため、そうした材料に波状運動を付与するために反対の回転方向に隣接する火格子シャフト（６）を前後に枢動させるように配置された駆動機構（８）を含み、前記可動火格子（５）が、前記火格子シャフト（６）の前記枢動運動中に隣接する火格子シャフト（６）の板状火格子要素（１、２、３）の縁部（１１）間に所定の隙間（１０）を維持するように配置された同期機構（９）を含み、前記板状火格子要素（１、２）が、上壁（１２）、底壁（１３）、前端（１４）及び後端（１５）を有し、前記板状火格子要素（１、２）の前記前端（１４）が、前記板状火格子要素（１、２）が隣接する火格子シャフト（６）上に配置されるときに、前記火格子シャフト（６）の前記枢動運動の一部の間、対応する板状火格子要素（１）の前記後端（１５）の後先端縁（１７）と前記所定の隙間（１０）を維持するように適合される下側内向きに湾曲した壁部分（１６）を有し、前記板状火格子要素（１、２）には、入口端部（２０）及び出口端部（２１）を有し、前記板状火格子要素（１、２）の前記前端（１４）に沿って、前記前端（１４）の前記下側内向きに湾曲した壁部分（１６）の少なくとも一部の上方に延在する内部前方冷却流体チャネル（１９）を含む内部冷却流体チャンバ（１８）が設けられ、前記板状火格子要素（１、２）が、前記板状火格子要素（１、２）の前記上壁（１２）から前記前端（１４）の前記下側内向きに湾曲した壁部分（１６）に延在する外向きに湾曲した前壁（２２）を有し、前記前端（１４）の前先端縁（２３）が、前記下側内向きに湾曲した壁部分（１６）との連結部で前記外向きに湾曲した前壁（２２）によって形成され、前記外向きに湾曲した前壁（２２）が、±３５％未満だけ変化する公称壁厚を有し、前記板状火格子要素（１、２）の前記上壁（１２）から前記前先端縁（２３）に延在する前記外向きに湾曲した前記前壁（２２）の一部が、±４０％未満だけ変化する第１の公称曲率半径（Ｒ）を有する外側輪郭を有し、前部前先端縁（２３）が、±２０％未満だけ変化する第２の公称曲率半径（ｒ）を有する外側輪郭を有し、前記第１の公称曲率半径（Ｒ）が前記第２の公称曲率半径（ｒ）の２倍超長いことを特徴とする、板状火格子要素（１、２）。

【請求項2】

前記外向きに湾曲した前壁（２２）の前記公称壁厚が、±３０％未満、好ましくは±２５％未満、最も好ましくは±２０％未満だけ変化する、請求項１に記載の板状火格子要素。

【請求項3】

前記第１の公称曲率半径（Ｒ）が、±２０％未満だけ変化し、前記第１の公称曲率半径（Ｒ）が、前記第２の公称曲率半径（ｒ）の３倍超、より好ましくは４倍超、最も好ましくは５倍超長い、請求項１又は２に記載の板状火格子要素。

【請求項4】

前記内部前方冷却流体チャネル（１９）が、少なくとも前記外向きに湾曲した前壁（２２）と、前記前端（１４）の前記下側内向きに湾曲した壁部分（１６）の少なくとも一部と、前記板状火格子要素（１、２）の前記上壁（１２）と前記底壁（１３）とを連結する前方内部分離壁（２４）とによって形成され、前記前方内部分離壁（２４）が、前記前端（１４）の中央位置（２５）で、前記内部前方冷却流体チャネル（１９）の断面流れ領域の制限部（２６）を形成する、請求項１～３のいずれか一項に記載の板状火格子要素。

【請求項5】

前記内部前方冷却流体チャネル（１９）の前記断面流れ領域の前記制限部（２６）が、前記内部前方冷却流体チャネル（１９）の前記入口端部（２０）から前記出口端部（２１）に徐々に形成されている、請求項４に記載の板状火格子要素。

【請求項6】

前記内部前方冷却流体チャネル（１９）の前記断面流れ領域の前記制限部（２６）が、前記前方内部分離壁（２４）が、前記前方内部分離壁（２４）の長手方向にＶ字形状に、又は湾曲して形成される、請求項４又は５に記載の板状火格子要素。

【請求項7】

前記制限部（２６）での減少した断面流れ領域（Ａ_{ｒｅｄｕｃｅｄ}）が、前記内部前方冷却流体チャネル（１９）の前記入口端部及び／又は出口端部（２０、２１）における入口／出口断面流れ領域（Ａ_{ｉｎｌｅｔ}、Ａ_{ｏｕｔｌｅｔ}）の６０％未満、好ましくは５０％未満、最も好ましくは４０％未満である、請求項４から６のいずれか一項に記載の板状火格子要素。

【請求項8】

内部入口ガイドベーン（２７）が、前記内部前方冷却流体チャネル（１９）の前記入口端部（２０）において前記内部冷却流体チャンバ（１８）内に配置され、内部出口ガイドベーン（２８）が、前記内部前方冷却流体チャネル（１９）の前記出口端部（２１）において前記内部冷却流体チャンバ（１８）内に配置され、前記内部入口ガイドベーン（２７）及び前記内部出口ガイドベーン（２８）が、前記板状火格子要素（１、２）の前記前端（１４）のそれぞれの端部（３０、３１）において前記内部冷却流体チャンバ（１８）のそれぞれの角（２９）の方向に冷却流体を案内するように適合される、請求項１から７のいずれか一項に記載の板状火格子要素。

【請求項9】

前記内部入口ガイドベーン（２７）が、前記板状火格子要素（１、２）の前記上壁（１２）又は前記底壁（１３）に連結され、前記内部入口ガイドベーン（２７）が連結されている前記上壁（１２）又は前記底壁（１３）に対向する前記上壁（１２）又は前記底壁（１３）に対して離間しており、前記内部出口ガイドベーン（２８）が、前記板状火格子要素（１、２）の前記上壁（１２）又は前記底壁（１３）に連結され、前記内部出口ガイドベーン（２８）が連結されている前記上壁（１２）又は前記底壁（１３）に対向する前記上壁（１２）又は前記底壁（１３）に対して離間している、請求項８に記載の板状火格子要素。

【請求項10】

前記内部入口ガイドベーン（２７）及び前記内部出口ガイドベーン（２８）が、前記前端（１４）の長手方向に対して斜めの角度で配置されている、請求項８又は９に記載の板状火格子要素。

【請求項11】

Ｕ字形状内部分離壁（３２）が、前記前方内部分離壁（２４）の形態の中間壁部分と、２つの内部側面分離壁（３３、３４）とによって構成され、前記２つの内部側面分離壁（３３、３４）が、前記板状火格子要素（１、２）の前記後端（１５）から離れて位置するそれぞれの自由端（３５）を有し、前記内部入口ガイドベーン（２７）及び前記内部出口ガイドベーン（２８）の各々が、前記Ｕ字形状内部分離壁（３２）に対して離間している、請求項８から１０のいずれか一項に記載の板状火格子要素。

【請求項12】

請求項１から１１のいずれか一項に記載の複数の板状火格子要素（１、２）を含む可動火格子（５）を有する炉。

【国際調査報告】