Pellettikattilan tuubiputken nuohouksen automatisointi

Abstract

Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli suunnitella pellettikattilan tuubiputken nuohouksen automatisointi. Prototyyppi valmistettiin toiminnaltaan mahdollisimman varmatoimiseksi ja kustannuksiltaan edulliseksi. Pellettikattilan toimintaan ja tuubiputken puhdistukseen tutustuttiin. Aikaisemmin nuohoustyö oli suoritettu manuaalisesti. Tarkoituksena oli saada 50 mm:n liike vetonupista kohtisuoraan ylöspäin. Vapauduttuaan tuubissa oleva nuohousharjan liike puhdistaa putken, jolloin putki puhdistuu leijutuhkasta.

Suunnitteluvaiheen tavoite oli pellettikattilassa olevan puhdistusvivun siirtymäliikkeen toiminnan automatisointi. Suunniteltavan prototyypin toimintaperiaatteen tuli olla varma, ja helposti asennettavissa. Suunnittelussa huomioitiin liikkeestä johtuvat kuormitukset kuten kitkat. Ympäristössä piti huomioida prototyypin koko, olosuhteet ja raaka-aineen valinnassa prototyypin käyttötarkoitus.

Suunnitteluvaihe aloitettiin tutustumalla muun muassa turvallisuuden näkökulmiin. Liikkeen saamiseksi vaihtoehtoina oli hydraulinen, pneumaattinen ja mekaaninen järjestelmä. Raaka-aineiden valinnassa otettiin huomioon eri valmistusmenetelmien mahdollisuuksia. Valmistusta varten kaikista osista tehtiin työpiirustukset ja mallinnettiin 3D-mallit. Suunnittelussa käytettiin Autodesk Inventor Professional 2016 -ohjelmaa.

Prosessin aikana luodun mallin avulla valmistettiin todellinen prototyyppi. Prototyyppi vastaa tarvittavia määritteitä kuten koko, siirtoliikkeen saaminen ylöspäin ja vetonupin vapautuminen lähtötilanteeseen. Prototyyppi on koekäytön aikana osoittautunut toimintavarmaksi. Prototyyppi voidaan huoltaa ja korjata uusilla varaosilla pulttiliitoksen ansiosta. Suunnittelussa huomioitiin osien koko logistiikan kannalta hyödylliseksi.

The objective of this thesis was to design, model and manufacture an automatic sweeping system for pellet boiler´s tube pipe. Conventionally the sweeping requires manual work. The sweeping system was designed to be as operationally reliable and inexpensive as possible. The development work started with exploring the functions of a pellet boiler and the process of tube pipe´s sweeping. The basic principle of sweeping is to pull up and release the pull-knobs of the brush system in order to cause a back and forth motion inside the tube pipe, whereupon the tube is cleaned from fly ash and the heat loss will be reduced.

The objective at the design phase was to produce 50 mm vertical transition movement for a pellet boiler cleaning lever. The operating principle of the prototype had to be reliable and easy to install. The design considers the loads due to the movement, such as friction and forces. Due to the environment the size, conditions and the choice of raw material of the prototype were considered in design.

The design work was started by getting acquainted with aspects of safety, among other things. Alternatives of the hydraulic, pneumatic and mechanical system were considered in order to obtain the transition movement of the cleaning lever. In the selection of raw materials, various manufacturing process alternatives were taken into account. For the manufacturing, working drawings were made from all of the parts and they were modeled in 3D models. Autodesk Inventor Professional 2016 software was used in the design work.

The actual prototype was manufactured using the model created during the design process. The resulted prototype meets the requirements given for the design, i.e. the size, obtaining upward transition movement and returning pull-knobs to the starting position. The prototype can be maintained and repaired easily with new spare parts due to bolted joint. The size of the parts was taken into account in order to produce affordable parts from the logistics point of view.