吹灰机低噪声穿墙管框套组件的制作方法

专利名称：吹灰机低噪声穿墙管框套组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及大型锅炉炉壁开口用的可伸缩吹灰机的穿墙管框套组件，具体来说，本发明涉及用来吸收从可伸缩式吹灰机喷枪喷咀发生的噪音的一种吹灰机穿墙管框套组件。
为了提高热交换器或锅炉的热效率，必须定期从锅炉的热交换内表面清除沉积物，如烟尘、炉渣和飞灰等。一般在锅炉内安装有许多清除喷枪，也称吹灰机，将这些吹灰机通过锅炉壁上的开口插入锅炉内部。喷枪的前端设置一个或多个清除喷咀。从喷咀排放增压清除介质如空气，蒸汽或其它溶液。高压清除介质的作用是从锅炉内部结构中驱除烟灰、炉渣和飞灰等沉积物。
普通的穿墙管框套组件有多种用途。一个用途是作为前述清除喷枪的支承结构。在清除过程中，许多燃烧副产物在清除喷枪和清除开口的壁之间逸到锅炉的外部。因此，穿墙管框套组件的另一个用途是将燃烧副产物留在锅炉内。
用来阻止燃烧副产物逸出的穿墙管框套组件一般包括两个室，一个是密封气室，一个是抽气室。两个气室都以大于锅炉内部工作压力的压力向穿墙框套组件提供空气。当吹灰机喷枪通过穿墙框套组件进行喷射以进行清除作出时，向穿墙管框套组件供送正压密封空气。当清除喷枪拆除时，通过开口的环状阵列从热交换器内部抽气，在锅炉正常工作过程中，抽气孔的方向以及抽气的增压限制来自清除开口的燃烧副产物流。
现代的吹灰机有效工作时，容易发生很大噪音。除了锅炉正常工作噪音外，在清除工作循环中，当清除介质从喷枪喷咀流出时，也会产生噪音。从穿墙管框套组件发生的噪音可以在锅炉之外产生强大的声压。
因此，本发明的主要目的是提供一种有效地限制吹灰机工作时发出噪音的穿墙管框套组件。
本发明的另一个目的是提供一种结构简单以便于制造、维修和保养的穿墙管框套组件。
本发明还有一个目的是提供一种能够减小噪音，同时防止放出燃烧副产物的穿墙管框套组件。
在本发明中，一种吹灰机的穿墙管框套组件环绕吹灰机的喷枪设有许多混响环形吸音室。这些环形室是同轴设置的，并且由与喷枪外径有紧密配合关系的挡环限界。为了得到预想的消音特性，每个环形室具有可实现其最大减噪效果的特定频率范围。
由于混响环形室靠负增强(negtivereinforcement)而减小噪音，因而每个环形室以一频率为中心具有最佳的吸收噪音效果，该频率具有四倍于环形室长度的波长。因此可见，为了在整个声频范围内获得减噪效果，必须设置各种长度的许多环形室。在设计具有最小数目的吸音室的穿墙管框套组件时，必须注意选择室的长度，以便使各室大大增加组件的总有效衰减。
本专业技术人员通过对照以下附图对本发明推荐实施例的详细描述，会更清楚地理解本发明的其它优点。


图1是本发明的一个四室实施例的剖面图，穿过该实例设有一条清除喷枪;
图2是进一步设有一气封和一吸气密封的四室实施例的剖面图;
图3是本发明减噪穿墙管框组件三室实施例的剖面图;
图4(a)-4(d)是本发明的减噪穿墙管框组件的各种室长的衰减曲线;
图4(e)是具有相应于图4(a)，4(b)和4(d)的衰减曲线的室长的三室穿墙管框组件的总衰减曲线。
下面的描述一般适用于本发明的所有实施例，因此，相同的零部件使用相同的标号。
现在对照图1，一穿墙管框套组件12在套管14上安装于锅炉之外，套管14穿过锅炉壁10上的清除开口16。组件12的外壳18通过焊接或其它普通的固定方式刚性地固定在套管14的外部的后端15。外壳18的前面22设有一内缘20。内缘20与套管14的最外部嵌入式接合。在安装穿墙管框套组件12的过程中，内缘20防止套管14的过度插入，从而防止了对组件12内部结构的损坏。前面22可分开式地固定在外壳18上，如图1所示，或者，前面22也可以和外壳18的其余部分整体地制成或铸出，如图2所示。
一清除喷枪24从穿墙管框套组件12之外通过一喷枪孔26，穿过组件12，套管14和锅炉壁10插入锅炉内。因此，喷枪24限定了组件12的插入轴线28。
图1和2所示为本发明的四室实施例。图3所示为本发明的三室实施例。每个吸音室在长度上均有不同，图1和2的吸音室的标号为30，32，34和36，图3中的吸音室的标号为31，35和37。虽然图中吸音室是相继设置的，但是室长的顺序并不影响穿墙管框套组件12的衰减效率。
除了长度以外，每个吸音室在结构上是相似的，并由一隔环42和一个或多个挡环38所形成。每个挡环38有一个相当于喷枪孔26的中心孔40。挡环38沿插入轴线28横向定位且与清除喷枪24同轴设置。因此，喷枪24可以顺序插入各室。中心孔40的直径使得挡环38与喷枪24的外表面紧密配合。
通过使用不同尺寸的隔环42，使各室的长度各不相同。除了最后一个隔环43之外，每个隔环42由两部分组成，一个轴向部分44和一个横向凸缘部分46。最后一个隔环43的不同之外仅仅是，它有另一个凸缘部分47，这将在下文详述。轴向部分44经定位使得它与穿过组件12的喷枪24共轴。每个凸缘部分46从轴向部分44的一端横向延伸。凸缘部分46通过螺栓紧固件48或其它普通的紧固装置将隔环42固定在挡环38上。为清楚起见，图中只画了一个螺栓紧固件48。其余各室均有相似的结构。
与上述结构不同的另一种结构是，每个吸音室可由单一的铸件构成，该铸件包括了隔环42和挡环38，或者整个吸音室系列可为一个单一铸件。
组装后，前面前室30的位置最靠近锅炉内部，前面的室的挡环38的一部分，对着内缘20，与外壳18前面22的内表面相接触。第一个中间室32的位置隔着挡环38紧靠前面的室30。其余的室都以相似的方式安装式成一系列吸音室，它们都具有与清除喷枪24共轴的外表面。
后面的挡环52形成喷枪开口26，形成吸音室系列的最后面的壁。后面的挡环52以前述挡环38相同的方式贴靠在后面的隔环43的第二个凸缘部分47上。
虽然如图所示挡环38和52安装在凸缘部分46和轴向部分44之外。但是显而易见，挡环38和52也可以安装在凸缘部分46和47之内，在这种结构中，第一室30的凸缘部分46将与前面22的内表面相接触，而后面的室36的凸缘部分47将与一个外盖板58相接触。
后部的挡环52连同其它的挡环也用作喷枪24的剖板。在清除循环中，吹灰机喷枪24伸入锅炉，而当清除介质从喷枪嘴(未画出)喷出时将喷枪撤出。喷枪24在其轴向运动的同时也往往发生转动。在整个清除循环中以及在启动之间的停机期，喷枪24的某些部分位于穿墙管框套组件12中。在喷枪24缩回的过程中，挡环52磨擦式地除掉附着在喷枪24外表面上的沉积物如飞灰和硭硝等。
穿墙管框套组件12的吸音室通过盖板58固定在外壳18内。盖板58通过螺栓紧固件60或另一种普通的紧固装置固定在外壳18上。为清晰起见，图中也只画出了一个螺栓紧固件60。因此，盖板58和后面的挡环58构成了外壳18的后壁。这样组装之后，吸音室30，32，34和36就通过前面22和盖板58相配合而作用其上的压力固定到位。这样的装配使得吸音室系列能够相应于清除喷枪24的有关运动而作某种横向运动，即自动对准。
如前所示，隔环42的最外表面用来组成吸音室系列的共同外表面。然而应当注意，吸音室系列的总外径小于外壳18的内径，因而在其间形成一空气空间62。空间62有助于穿墙管框套组件12的密封以防止燃烧副产物从热交换器内部逸出。空间62在下文中将作详细描述。
图2所示的本发明的穿墙管框套组件12的第二个实施例。图2所示实施例是一个四室混响穿墙管柜套组件12，它有一个正压空气密封63和一个正压吸气密封67。图2所示结构与图1大致相同，因而使用相同的标号。每个密封系统63和67有助于防止燃烧副产物从锅炉逸出，而且也适用于图3所示的三室穿墙管框套组件12。
当清除喷枪24在使用并移过组件12时，正压密封气体由气源(未画出)通过输气口64送入空气室间62，然后通过一个(或多个)隔环42上的密封气体孔66。密封空气在大于锅炉内部工作压力的压力下提供。虽然在图中密封空气孔66是画在最前面的室30内，但是也可以设置在任何其它室内而不影响系统的工作能力。
当将清除喷枪24从组件12拆下以便更换或维修时，密封空气系统63不足以滞留燃烧副产物。因此，设置于吸气密封67。吸气密封67位于第一个吸音室30之前，由一吸气进口68和一吸气环70组成。吸气环70设有许多吸气孔72，在清除喷枪24插入热交换器的过程中，这些吸气孔72环布于喷枪外周。吸气孔72绕环70等距分布，指向热交换器内部。当不使用喷枪24时，通过吸气进口68以显著大于热交换器内部工作压力的压力提供吸气。吸气的方向和增压共同作用有效地防止了在热交换器正常工作期间燃烧副产物通过套管14放出。
对照图2应该注意，吸气系统67和密封空气系统63都无助于穿墙管框套组件12的总的噪音衰减能力。
当制造本发明的穿墙管框套组件12时，应当注意，不要任意选取吸音室的长度。测量相邻挡环38间的距离，取决于这个长度，每个室都具有一个噪音衰减最显著的特定频率范围。如前所述，衰减是通过负增强来实现的，每个室的最佳吸音集中在具有四倍于室长的波长的一个频率(和这个频率的倍音)。与之对比，一个具有室长一半的波长的谐率并不能使噪音显著衰减。虽然室长决定了衰减的频率范围，吸音室的径向高度却决定衰减的幅度。因此，随着径向高度的增加，衰减亦增加。
如图4所示，每室的衰减曲线都是正弦方形波，重复衰减频率的倍音。因此，每室的衰减曲线是一系列峰和后，峰代表最大衰减。图4(a)表示具有1/2英寸轴向长度的吸音室的衰减曲线。图4(b)是相应于1英寸轴向室长的衰减曲线。轴向室长为1 3/8 英寸和2 1/4 英寸的衰减曲线分别由图4(c)和4(a)表示。图4(e)表示一个轴向室长为1/2，1 3/8 和2 1/4 英寸的三室混响穿墙管框套组件(图3)的总衰减曲线。
为了有效地衰减噪音，需要在宽的范围内变化室长。人们可以注意到，1/2英寸吸音室的衰减曲线具有有效的衰减(衰减大约20dB)，其衰减发生在很宽的频率范围内，波谷大约为OHz和14KHz(见图4(a))。人们看见如此宽的有效范围时也许想采用许多这个尺寸的吸音室并省去较大的室。这种方法的问题在于1/2英寸吸音室的衰减曲线从OHz到2KHz上升缓慢。职业安全和健康管理局(OSHA)规则和大多数其它标准现在使用所谓A-Weighted噪音曲线来测量，从所觉损坏和使人烦燥两个角度来看，这直接关系到人类对噪音的反应。
当主观评价噪音对人耳的影响时，将A-Weighted曲线值加到原声压水平上。当使用A-Weighted曲线时，原声压在一定频率范围内减小，而在另外的频率范围增加而达到复合声级测量。在500Hz至16KHz范围内，A-Weighted曲线衰减很小。因此，1/2英寸吸音室的衰减在这一重要的A-Weighted范围内的较低部分是无效的。比较而言，从大约375Hz至2.7KHz，2 1/4 英寸吸音室的衰减曲线(图4(d))上升较快，高于上述20dB的有效衰减水平。因此，2 1/4 英寸吸音室弥补了1/2英寸吸音室之不足，即在上述重要的A-Weighted频率范围内的较低部分可显著地衰减。
当求取一系列吸音室的总衰减时，要将各室的衰减曲线叠加起来。因此，图4(e)是图4(a)，(b)和(d)的总和。由此可见，室长不应该不加选择地变化。使两衰减曲线的波谷重合的吸音室长度的变化会严重削弱组件总的衰减。例如，如果2 1/4 英寸吸音室缩短至2 1/8 英寸，那么衰减曲线在大约9KHz处的波谷就会外移至几乎10KHz处，而那里1 3/8 英寸吸音室的衰减曲线也有一波谷。具有1/2英寸，1英寸和1 1/8 英寸吸音室再加上一个2 1/4 英寸的第四吸音室的四室穿墙框套组件将比具有一个2 1/8 英寸第四吸音室的组件更为有效。理论上，组件12的总衰减在该频率处，差别将为大约10dB。
虽然上面的说明构成了本发明的最佳实施例，但显然可以对其作进一步修改，变化和改进而并不超出本发明的范围。
权利要求
1.一种穿墙管框套组件，用于消除从热交换器清除开口发出的噪音，同时也设有一喷枪以便达到热交换器的内部，这种组件具有两个或更多基本封闭的吸音室，这些吸音室环绕上述喷枪并衰减从上述热交换器传入上述穿墙管框套组件的噪音，上述吸音室具有不同的构造，以显示不同的谐振特性，从而使所述穿墙管框套组件提供总的噪音衰减为上述吸音室吸音特性的总和。
2.如权利要求1所述的消除噪音的穿墙管框套组件，其特征在于所述吸音室在轴向长度上各不相同。
3.如权利要求1所述的消除噪音的穿墙管框套组件，其特征在于所述吸音室与所述喷枪共轴地串列设置。
4.如权利要求1所述的消除噪音的穿墙管框套组件，其特征在于所述吸音室基本是环形的。
5.如权利要求1所述的消除噪音的穿墙管框套组件，其特征在于具有三个所述的吸音室。
6.如权利要求5所述的消除噪音的穿墙管框套组件，其特征在于第一个吸音室的轴向长度大约为1/2英寸，第二个吸音室的轴向长度大约为1 3/8 英寸，第三个吸音室的轴向长度大约为2 1/4 英寸，而且每个所述吸音室具有基本相等的外径并基本是环形的。
7.如权利要求5所述的消除噪音的穿墙管框套组件，其特征在于第一个吸音室对大约1.6KHz至12.2KHz范围的频率及这些频率的倍音具有显著的噪音衰减效果，第二个吸音室对大约0.5KHz至4.5KHz范围的频率及这些频率的倍音具有显著的噪音衰减效果，第三个吸音室对大约0.3KHz至2.7KHz范围的频率及这些频率的倍音具有显著的噪音衰减效果。
8.如权利要求1所述的消除噪音的穿墙管框套组件，其特征在于具有四个所述的吸音室。
9.如权利要求8所述的消除噪音的穿墙管框套组件，其特征在于第一个吸音室的轴向长度大约为1/2英寸，第二个吸音室的轴向长度大约为1英寸，第三个吸音室的轴向长度大约为1 3/8 英寸，第四个吸音室轴向长度大约2 1/4 英寸，而且所述吸音室具有基本相等的外径并基本为环形。
10.如权利要求8所述的消除噪音的穿墙管框套组件，其特征在于第一个吸音室对大约1.6KHz至12.2KHz范围的频率及这些频率的倍音具有显著的噪音衰减效果，第二个吸音室对大约0.8KHz至6.2KHz范围的频率及这些频率的倍音具有显著的噪音衰减效果，第三个吸音室对大约0.5KHz至4.5KHz范围的频率及这些频率的倍音有显著的噪音衰减效果，第四个吸音室对大约0.3KHz至2.7KHz范围的频率及这些频率的倍音具有显著的噪音衰减效果。
11.如权利要求1所述的消除噪音的穿墙管框套组件，其特征在于所述组件还具有一个密封空气进口，通过至少一个所述吸音室向内延伸，从而向该吸音室提供正压空气，当所述喷枪伸过所述组件时，密封所述穿墙管框套组件。
12.如权利要求1所述的消除噪音的穿墙管框套组件，其特征在于所述组件还具有一吸气密封装置，它具有一终止于环绕所述清除喷枪的环形吸气挡板的吸气进口，上述吸气挡板具有形成许多吸气开口的部分，这些吸气开口基本指向所述热交换器的内部，从而当所述喷枪从所述组件取下时，所述吸气进口向所述吸气开口提供正压空气。
13.如权利要求1所述的消除噪音的穿墙管框套组件，其特征在于所述防止放出燃烧产物的装置包括一个外壳，该外壳基本封闭所述吸音室且具有大于所述吸音室的直径以便在其间形成空气空间;一个通过外壳伸向上述空气空间的密封空气进口的空气密封，密封空气通道伸入一个或更多所述吸音室，从而当所述喷枪伸过所述组件时，所述空气密封向一个或更多所述吸音室提供正压空气;一个吸气密封，它具有一穿过所述外壳并终止于环形吸气环的吸气进口，上述吸气环与从中穿过的喷枪共轴，所述吸气环具有形成许多吸气开口的部分，这些吸气开口基本指向所述热交换器的内部，从而当所述喷枪从所述组件取下时，所述吸气密封向所述吸气开口提供正压空气。
全文摘要
一种消除在热交换过程中从清除开口发出的噪音的穿墙管框套组件，具有许多显示不同衰减特性的吸音室。当清除喷枪从穿墙管框套组件中心穿过时，每个吸音室的挡环与喷枪外表面紧密配合。每个吸音室具有不同的轴向长度，因而在不同的频率范围内显示最佳噪音衰减效果。这种穿墙管框套组件也可以设有防止燃烧产物从热交换器通过穿墙管框套组件逸出的控制系统。
文档编号F28G1/16GK1053949SQ9010958
公开日1991年8月21日 申请日期1990年11月30日 优先权日1990年2月7日
发明者尤吉尼·威廉姆·罗尔斯 申请人:巴布考克和威尔科斯公司