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Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von verdampfte Flüssigkeitsteilchen enthaltenden Nebeln aus einer zerstäubten, brennbaren Flüssigkeit durch deren
Erwärmung mittels einer Flamme.
Zweck der Erfindung ist es, brennbare Flüssigkeiten vorübergehend in die gewöhnlich unter der Bezeichnung Nebel bekannte Dunstform zu verwandeln, ohne die Flüssigkeit chemisch zu verändern, und zwar durch Mittel, welche den Dunst veranlassen, durch genügend lange Zeit in Nebelform zu verbleiben, um seine Verwendung für verschiedene Zwecke zu ermöglichen.
Wird ein Teil der brennbaren Flüssigkeit nach einem richtigen Verfahren durch die direkte Einwirkung einer Flamme verbrannt, so wird die restliche Flüssigkeit, ohne sich zu zersetzen, in einen kalten Dunst umgewandelt.
In diesem Nebelzustande besitzen verschiedene brennbare Flüssigkeiten wertvolle medizinische Eigenschaften, werden leicht und sicher von den Atmungsorganen des menschlichen Körpers aufgenommen und können auch als Träger anderer in der ärztlichen Praxis benutzter Substanzen verwendet werden.
Werden flüssige Kohlenwasserstoffe auf diese Art in Nebel übergeführt, so sind sie für Heizzwecke gut verwendbar, besonders für Verbrennungskraftmaschinen.
Es ist bekannt, mit Luft zerstäubten, flüssigen Kohlenwasserstoff durch eine Flamme von genügender Ausdehnung und Intensität zu treiben und zwar mit so grosser Geschwindigkeit, dass auf den Kohlenwasserstoff nur eine verdunstende Einwirkung stattfindet. Bei dieser Methode ergeben sich jedoch Schwierigkeiten in der Anwendung des Produktes in manchen Fällen, so z. B. war es bei der Anwendung des Verfahrens zum Betriebe von schnellaufenden Maschinen sehr schwierig, den zur Ausführung des Verfahrens dienenden Apparat und dessen Nebenteile in Ordnung zu halten, wenn ein plötzlicher Übergang von geringer zu grosser Geschwindigkeit stattfand ; denn dies bedeutet einen plötzlichen Wechsel von der Minimal-zur Maximalmenge des Produkts und der Apparat wird den Einwirkungen stark wechselnden Saugens von seiten der Kraftmaschine ausgesetzt.
Eine weitere Schwierigkeit lag in der zu innigen Vereinigung all des fein zerteilten (zerstäubten) Materials mit der Flamme, welche bei den bisher gebräuchlichen Verfahren den ganzen Raum der Verbrennungskammer ausfüllte. Erst dem Erfinder gelang es durch eine besondere Anordnung der Luftzufuhr in Verbindung mit einer geeigneten schmalen Form der Feuerkammer, sowie durch die Art des Zerstäubens die Flamme rohrförmig längs der Kammerwand zu führen und so des geschilderten Übelstandes Herr zu werden. Denn auf diese Weise erreichte man, dass trotz der geringen Luftzufuhr, die so gewählt werden muss, dass nur ein Teil der zerstäubten Flüssigkeit verbrennt, eine so heisse Flamme erzeugt wird, dass dadurch der andere Teil der Flüssigkeit in Nebel übergeführt wird.
Ist der Nebel für medizinische Zwecke bestimmt, so muss Luft als zerstäubendes Mittel in Anwendung kommen, deren Menge aus den schon angegebenen Ursachen auf das geringste Mass herabgemindert werden muss. Ist hingegen das Produkt für andere Verwendungen bestimmt, z. B. für Verbrennungskraftmaschinen und soll ein nicht brennbares Trägermittel in Anwendung
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kommen, z. B. die Auspuffgase der Kraftmaschine, so wäre es auch hier aus leicht begreiflichen
Gründen wünschenswert, die verhältnismässige Menge des zerstäubenden Mittels soviel als möglich einzuschränken.
Eine genügende Herabminderung des Prozentgehaltes an Luft in der zerstäubten Masse ermöglicht die Schaffung und Abschliessung einer schichtenförmigen Verbrennungszone in der zerstäubten Masse, so dass das wechselseitige Verhältnis der wirldich zu verbrennenden Masse und der Menge, welche der Wirkung dieser Verbrennung (Hitze usw. ) ausgesetzt werden soll, bestimmt und festgestellt werden kann.
Gemäss der Erfindung kann man eine brennbare Flüssigkeit, z. B. entsprechend präpariertes Lampenpetroleum, in eine rohrförmige Flamme einschliessen, mit welcher es in direkter Berührung ist, und kann es ohne chemische Veränderung aus einer Flüssigkeit in einen kalten Nebel verwandeln.
Eine weitere Eigentümlichkeit der Erfindung liegt in der regelbaren Zuleitung einer die Verbrennung unterhaltenden Atmosphäre nach dem Umfange zur feinen Randfranse der zerstäubten Masse, welche Randfranse, wenn sie angezündet wird, die rohrförmige Flammenumhüllung bildet, die zur Erzeugung kalten Nebeldunstes erforderlich ist.
Der Erfindung gemäss wird die Verbrennungsluft über den Punkt hinausgefördert, wo sie durch das durch den Zerstäuber hervorgerufene teilweise Vakuum beeinflusst werden kann, und an einem Punkte der Verbrennungskammer zugeführt, welcher vor dem Zerstäuber liegt und wo die Spannung grösser als der atmosphärische Druck ist, bis das Saugen der Maschine einen geringeren als atmosphärischen Druck hervorruft, wobei die Strömungsrichtung nicht nach dem Zentrum, sondern in der Längenrichtung der Verbrennungskammer läuft und nur geringe oder gar keine Tendenz zur Diffusion der Verbrennungsluft durch das zerstäubte Gemenge aufweist.
Der auf diese Art erzeugte schwere Nebeldunst hat einen sehr geringen Prozentgehalt von zerstäubter Luft und ist daher sehr widerstandsfähig gegen Flammeneinwirkung. Wenn man folglich den Nebel am Ausströmungsende der Verbrennungskammer entsprechend einengt, so wird er veranlasst, sich an diesem Punkte anzuhäufen ; dadurch wird die Flammenumhüllung ausgelöscht und die Länge der Flamme und hiemit auch die Zeit der Einwirkung der Flamme auf das zu verarbeitende Material bestimmt.
Es ist von Wichtigkeit, dass das zerstäubte Gemenge auf seinem Wege keinerlei Hindernissen begegnet, wodurch seine Kondensation veranlasst werden würde. Durch die vorstehend beschriebene Anordnung kann man alle festen Hindernisse, wie Schirme, Ablenker usw. aus der Bahn des zerstäubten Gemenges entfernen, während es in den gewünschten Dunstzustand gebracht wird.
Eine weitere Eigentümlichkeit der Erfindung liegt im Anbringen der Zündvorrichtung ausserhalb der Bahn des zerstäubten Gemenges, so dass ein Verlegen der Bahn durch die Vorrichtung vermieden und die Zündvorrichtung dort angebracht wird, wo sie nur mit den feineren Wirbeln der Gemengefranse in Berührung kommt, welcher so viel Luft-beigemengt ist, dass sie die Eigenschaften eines explosiblen Gemenges besitzt und folglich die funkengebenden Elektroden nicht verschmutzt.
Die Zündvorrichtung ist auch unter einem solchen Winkel gegen die Strömungsrichtung des zerstäubten Gemenges gestellt, dass keine Ölansammlung dort stattfinden und Kurzschluss verursachen kann.
In der Zeichnung ist Fig. 1 ein lotrechter Mittelschnitt einer Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens. Fig. 2 ist eine Endansicht des Kopfes 1 in der Richtung der Pfeile auf den Linien 2-2 betrachtet. Fig. 3 zeigt einen Schnitt nach Linie 3-3 der Fig. 1. Fig. 4 stellt eine Einzelheit dar. Fig. 5 zeigt im Schnitte eine geänderte Ausführungsform der Ver- brennungskammer-Einschnürung 15. Fig. 6 stellt einen Schnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 5 dar.
Die Vorrichtung besteht aus zwei Hauptteilen, dem Kopfe 1 und der Flammenkammer 12 von im Verhältnis zur Länge geringem Querschnitt, welche bei 1 < 1 durch Flansche und Bolzen miteinander verbunden sind. Sie wird vorzugsweise in lotrechter Lage gehandhabt, u. zw. so, dass der Kopf 1 den Oberteil und die Flammenkammer 12 den Unterteil bildet. Der Kopf 1 enthält den Zerstäuber 21 und die Mittel zum Zuführen und Regeln der die Verbrennung
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Der Einlassstutzen 4 im Kopfe 1 enthält ein Nadelventil oder eine ähnliche Vorrichtung und leitet regelbare Mengen der brennbaren Flüssigkeit unter Druck nach der Ringkammer 3.
Das Rohr 6 enthält auch ein Nadelventil oder eine ähnliche Vorrichtung und vermittelt und regelt die Zufuhr des zerstäubenden Mittels, welches in dieses Rohr unter Druck tritt und von dort durch den Kanal 5 weiterströmt, um in der Zerstäubungsdüse 2, knapp hinter der Aus- strömungsöffnung 2"mit der brennbaren Flüssigkeit in Berührung zu treten.
Wird unter diesen Umständen die Vorrichtung durch Öffnen der Ventile in 4 und 6 in Tätigkeit gesetzt und
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steht das zerstäubende Mittel unter Druck, so entsteht bei 2 a ein zerstäubtes Gemenge von der erforderlichen Feinheit und mit möglichst geringem Gehalt an Zerstäubungsmittel, da es ja Zweck der Erfindung ist, die brennbare Flüssigkeit auf den erforderlichen Grad feiner
Verteilung zu bringen und dabei ihren Brennbarkeitsgrad so niedrig als möglich zu erhalten.
Wird ein vollständig verbranntes Gas, wie z. B. das Auspuffgas einer Explosionskraftmaschine, als zerstäubendes Mittel benutzt, so erhält das zerstäubte Gemenge die höchste Widerstands- fähigkeit gegen Verbrennung. Um das zerstäubte Gemenge anzünden zu können und in Brand zu erhalten, ist es nötig, in die Kammer 12 die Verbrennung unterhaltende Luft eintreten zu lassen ; nur dort, wo diese Luft mit dem zerstäubten Gemenge innig vermengt ist, dauert das Brennen an. Die Luft wird mittels einer entsprechenden Regelvorrichtung durch die Öffnung 9 der Kappe 9 a eintreten gelassen. Ist die Vorrichtung an einer Vakuumpumpe oder an einer Explosionskraftmaschine angebracht, so wird die Luft unter atmosphärischem Druck einströmen, während es in andern Fällen nötig werden kann, sie besonders unter Druck zu setzen.
Die bei 9 eintretende Verbrennungsluft verteilt sich in der Kammer 10 und tritt gleichmässig durch Kanäle 11 in den. Ringraum 8', welchen der Flansch 8"der Mutter 8 bildet, die dicht in den Eingang der Kammer 12 passt. Durch den Flansch 7 wird die Luft in kontinuierlichem Strome längs des Umfanges in die Kammer 12 geleitet. Wie vorstehend erklärt, wird, wenn der Flansch 7 bis zu einer Stelle der Kammer 12 verlängert ist, wo die Verbrennung. luft frei von der Einwirkung des zerstäubten Gemenges in der Höhe der Zerstäuberdüse austritt, die Verbrennungsluft auf dem kürzesten, den geringsten Widerstand bietenden Wege längs des Umfanges der Kammer 12 nach der Austrittsöffnung 15 a strömen.
Bei Durchführung des Verfahrens ist die wichtigste zu lösende Frage die Feststellung der Menge, welche zu verbrennen ist, um das nicht zu verbrennende Materia] zum Verdunsten zu bringen. Die zu verbrennende Menge wird durch zwei Faktoren bestimmt : die Intensität der Flamme und die Tiefe, auf welche die Flammenwirkung in das zerstäubte Gemenge eintritt.
Beide Faktoren können vorausbestimmt werden.
Die Intensität der Flamme wird durch die Luftmenge bestimmt, welche man durch die Regulieröffnung bei 9 eintreten lässt. Die Tiefe, auf welche die Verbrennung in das zerstäubte Gemenge eindringt, hängt von der Länge des Flansches 7 ab. Je kürzer der Flansch 7 gemacht wird, um so mehr wird die Verbrennungsluft unter die Einwirkung des teilweisen Vakuums gebracht, welches an der Zerstäubungsdüse entsteht, wo die Strömungsrichtung nach der Mitte der Kammer gerichtet ist, so dass die Verbrennungsluft um so tiefer in das zerstäubte Gemenge eindringt, je mehr sie unter diese Einwirkung gebracht wird, wobei die Flamme natürlich nachfolgt. Offenbar kann man also, indem man die Menge der Verbrennungsluft und ihren Eintrittspunkt in die Verbrennungskammer regelt, die Menge der zur Verbrennung gelangenden Flüssigkeit genau vorausbestimmen.
Während das zerstäubte Gemenge sich durch die Verbrennungskammer 12 vorwärts bewegt, umhüllt von einer die Verbrennung unterhaltenden Atmosphäre, kommen die feineren äusseren Partikel des mit der Verbrennungsluft vermischten Gemenges mit dem elektrischen Funken in'Berührung, welcher an der Elektrode 17 des Funkengebers 16 auftritt und sofort entsteht eine rohrförmige Flamme, durch welche sich der zur Nebeldunstgewinnung bestimmte Teil des zerstäubten Gemenges fortbewegt, bis er verdunstet ist. Die Einschnürungswand 15 an der Austrittsöffnung der Verbrennungskammer. veranlasst den kühlen schweren Dunst mit geringem Luftgehalte die Flamme an dieser Stelle zu verlöschen, so dass man den Dunst behufs Verwendung abziehen kann.
Sollte bei 15 a eine stärkere Drosselung der Dunstabströmung erforderlich sein als dargestellt, so kann dies durch den Ersatz der Einschnürwand 15 durch die in Fig. 5 dargestellte Vorrichtung geschehen.
Die Abänderung nach Fig. 5 zeigt stärkere Drosselung des Stromes von Dunstnebel als Fig. 1 bei 15 und besteht aus zwei Kappen 22 und 23, von welchen die innere 23 zwei einander diametral gegenüberstehende Schlitze 25 besitzt. Die äussere Kappe hat ähnliche Schlitze 24, welche auf die aus Fig. 5 und 6 ersichtliche Weise angeordnet sind, so dass der Dunst durch die Schlitze 25 treten, sich dann im Raume zwischen den Kappen 22 und 23 weiterbewegen muss und endlich durch die Schlitze 24 der äusseren Kappe austritt.
Diese Anordnung ist für schnell laufende Maschinen bestimmt, bei welchen die Saugwirkung plötzlich veränderlich und sehr stark ist
Für den Fall, dass die Vorrichtung aus irgendeiner Ursache nicht ordentlich arbeiten und nicht verdunstetes Öl ausfliessen sollte, ist eine Abtropföffnung 26 (Fig. 5) angebracht, welche mit einem geeigneten Sammelgefässe verbunden werden kann.
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