Gaserzeuger. Die Erfindung bezieht sich auf einen Gaserzeuger mit einem Kühlmantel, durch dessenKühlraum ein gasförmigesKühlmittel, wie Luft, Dampf-Luft-Gemisch oder Luft mit eingestäubtem vernebeltem Wasser hin durchströmt.
Es ist bekannt, Gaserzeuger mit Kühl mänteln zu versehen und als Kühlmittel Wasser zu benutzen, welches entweder in Form von heissem Wasser zur Kühlung be nutzt wird oder im Kühlmantel selbst in Dampfform umgewandelt wird. Diese mit Wasser als Kühlmittel arbeitenden Kühl mäntel entziehen dem Gaserzeuger beträcht liche Wärmemengen, wodurch die Gaszusam mensetzung ungünstig beeinflusst wird.
Be sonders bei kleineren Gaserzeugern sind die auf diese Weise entzogenen Wärmemengen infolge des ungünstigen Verhältnisses zwi schen Schachtquerschnitt und Kühlmantel- fläche so gross, dass für den im Kühlmantel erzeugten Dampf bezw. für das erzeugte heisse Wasser keine Verwendung besteht. Da- durch gehen grosse Wärmemengen nutzlos verloren.
Bei dem Gaserzeuger gemäss der Erfin dung wird daher als Kühlmittel ein gasför miges Medium verwendet. Hierbei ist es wichtig, einen guten Wärmeübergang zwi schen dem gasförmigen Kühlmittel und der Innenwandung des Kühlmittels zu erzielen. Die Erfindung, welche dies ermöglicht, be steht darin, dass der von dem Kühlmittel durchströmte Kühlmantelraum abwechselnd verengte und erweiterte Durchströmungs- querschnitte besitzt, damit die Strömungsge schwindigkeit des Kühlmittels nacheinander erhöht und unter Wirbelbildung verringert wird.
Zu diesem Zweck können in dem ring förmigen Durchströmungsraum Staukörper angeordnet sein, welche den Durchströmungs- querschnitt abwechselnd verengen und er weitern, so dass auf Zonen erhöhter . Ge schwindigkeit in den erweiterten Räumen Zonen folgen, in denen eine lebhafte Wir- belbildung auftritt. Durch die erhöhte Ge schwindigkeit und wirbelnde Bewegung wird der Wärmeübergang in ausreichender Weise gesteigert.
Dieser verbesserte Wärmeübergang ist wesentlich, um die Haltbarkeit der innern Mantelwandung zu gewährleisten. Würde man lediglich zwei glatte zylindrische Wan dungen konzentrisch übereinanderstülpen, so dass zwischen ihnen ein ringförmiger, vom Kühlmittel durchströmter Hohlraum gebil det würde, so würde die Wärmeableitung der Innenmantelwandung infolge des zu ge ringen Wärmeüberganges nicht ausreichend sein, so dass das 1 < Iaterial der Innenmantel wandung hierunter leiden würde.
Die in den Durchströmungsraum des Kühlmantels eingebauten Staukörper können beispielsweise aus Flacheisenringen, Rippen oder dergleichen bestehen. Gemäss einer vor zugsweisen Ausführungsform ist die Aussen wandung oder auch die Innenwandung des Kühlmantels mit Wülsten versehen, die in den ringförmigen Durchströmungsraum hin einragen, damit an den dadurch gebildeten Querschnittsverengungen das gasförmige Kühlmittel mit erhöhter Geschwindigkeit hindurchtritt. Gegebenenfalls können auch sowohl Aussenwandung als auch Innenwan dung mit derartigen Wülsten versehen sein.
Das Kühlmittel wird nach Verlassen des Kühlmantels zweckmässig durch eine Lei tung in den Vergasungsraum des Gaserzeu gers eingeführt. Dies hat den Vorteil, dass die der Innenwandung des Kühlmantels ent zogene Wärme durch das Kühlmittel dem Gaserzeuger wieder voll nutzbar gemacht wird. Trotzdem soll die Abkühlung der Innenwandung so stark. sein, dass Schlacken ansetzungen im Innern des Schachtes ver mieden werden. Die Innenwandung ist zweckmässig aus einem zunderfesten il1aterial hergestellt, um ihre Haltbarkeit zu erhöhen.
Als Kühlmittel kann Luft verwendet sein, dem Dampf zugesetzt wird. Das er zeugte Gas, welches an sich schon durch die verringerte Wärmeabführung verbessert wird, erfährt durch diesen Dampfzusatz eine weitere Verbesserung. Diese Gasverbes serung wirkt sich besonders günstig bei klei nen Gaserzeugern aus, wie sie beispielsweise für Fahrzeuge verwendet werden.
Die zusätzliche Einführung von Wasser dampf in die Vergasungsluft von Gaserzeu gern ist bekannt. Der Dampf wird meistens aus besonderen Dampferzeugern entnommen, die vorzugsweise von einem den Gaserzeuger umgebenden Dampfmantel gebildet werden. Diese Arbeitsweise ist bei stark schwanken dem Betrieb, wie er insbesondere bei Fahr zeuggaserzeugern vorkommt, nicht anwend bar, weil zwischen der Belastung des Gas erzeugers und der Dampferzeugung bei Be lastungsänderungen Verzögerungen eintre ten, die den Betrieb stören.
Bei einer Stei gerung der Belastung steht dann zu wenig Dampf zur Verfügung, während bei einer Verringerung der Belastung ein Üfiberschuss an Dampf vorhanden ist. Man ist daher, um für gesteigerte Belastung stets genügend Dampf zur Verfügung zu haben, notwen digerweise gezwungen, die Dampferzeugung übermässig gross zu halten, was einen stän digen Dampfverlust zur Folge hat.
Der da durch bedingte starke Wasserverbrauch er schwert besonders hei Fabrzeuggaserzeugern den Betrieb durch grössere mitzuführende Wassermengen, häufigeres Tanken und un nötiges Verschmutzen der Dampferzeugungs- einrichtung in sehr unangenehmer Weise.
Um den Betrieb zu vereinfachen und zu verbessern, ist; vorteilhaft in die zum Gas erzeuger führende Luftleitung, vorzugsweise unmittelbar in den Eintrittsstutzen des Kühl mantels, eine mit Wasser gespeiste Zerstäu- ber- oder Spritzdüse eingebaut, durch die der Luftstrom, ähnlich wie bei den bekannten Spritzvergasern von Brennkraftmaschinen, jeweils so viel Wasser mitreisst, wie zur be- triebsgiinstigsten Sättigung der Luft. erfor derlich ist.
Das mitgerissene. zerstäubte und im Luftstrom vernebelte Wasser wird an schliessend in einer Erbitzumgseinriehtung, vorzugsweise im Kühlmantel des Gaserzeu gers selbst, verdampft und der gebildete Dampf strömt gemeinsam mit der Ver- gasungsluft, gegebenenfalls in überhitztem Zustand, in den Gaserzeuger. Auf diese Weise wird erreicht, dass die zugeführte Wasser menge und damit die Dampfmenge ständig der Belastung des Gaserzeugers angepasst wird, da die aus der urasserdüse mitgeris sene Wassermenge von der Menge und Ge schwindigkeit der die Düse umströmenden Vergasungsluft abhängig ist.
In die Luftleitung ist zweckmässig eine Luftdüse eingeschaltet, an deren engster Stelle die Wasserdüse mündet. Die Wasser düse oder die Luftdüse oder auch beide Düsen sind vorteilhaft bezüglich ihrer Öffnung einstellbar. Durch Einstellung der Wasserdüsen- oder Luftdüsenöffnung oder beider wird ermöglicht, das Mischungsver hältnis von Luft zu Wasserdampf so zu wählen, dass es für die jeweiligen Schlacken verhältnisse der Brennstoffe am günstigsten ist.
Die Speiseleitung der Wasserdüse ist zweckmässig an ein Schwimmergefäss ange schlossen, in welchem ein mit einem Ventil verbundener Schwimmer den Wasserstand in der Wasserdüse regelt. Diese Schwimmer einrichtung kann ebenfalls nach Art der be kannten Schwimmervergaser von Brennkraft- maschinen ausgebildet sein. Durch den Schwimmer ist der Wasserstand in der Was serdüse so einzustellen, dass er in der Ruhe stellung etwas, zum Beispiel einige Milli meter, unter der Wasseraustrittsöffnung liegt. Dadurch wird erreicht, dass die Was sermenge der Düse entsprechend dem Ver brauch zugemessen wird, und dass bei Still stand kein Wasser verloren geht.
Die Wasserdüse kann in verschiedener Weise ausgebildet und angeordnet sein. Gemäss einer besonders vorteilhaften Aus führungsform ist die Wasserdüse als Ring düse ausgebildet, wobei dafür gesorgt ist, dass ein Teil des Luftstromes, zentral durch die Düse streicht, während der Hauptluft strom aussen an der Düse entlang streicht. Mit Hilfe einer solchen Ringdüse wird eine besonders gute Wasserzerstäubung erreicht. Der zentrale Luftstrom kann zweckmässig durch eine hohle Düsennadel geführt wer den, die in ihrem hintern, aus dem Düsen körper herausragenden Teil mit Luftein- trittsöffnungen versehen ist.
Der Luftstrom selbst kann durch die Düse gesaugt oder gedrückt werden. Gegebe nenfalls ist zum Ausgleich des Luftdruckes eine Ausgleichsleitung vorgesehen, durch die der Luftraum oberhalb des Wasserstandes im Schwimmergefäss mit der Luftleitung, vorzugsweise mit der engsten Stelle der Luft düse, verbunden ist.
In der Zeichnung ist der Erfindungs gegenstand beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt: Fig. 1 schematisch einen Schnitt durch einen Gaserzeuger mit einem Kühlmantel und einer Vorrichtung zur Einführung von ver nebeltem Wasser, während Fig. 2 in grösserem Massstab schematisch im Längsschnitt die Vorrichtung zur Was serzerstäubung zeigt.
Bei dem in der Zeichnung veranschau lichten Gaserzeuger wird der Schacht, in welchem die Vergasung des. Brennstoffes stattfindet, von einer Innenwandung 1 gebil det. In deren Innenraum 2 wird am untern Ende durch einen Pilz 3 die zur Vergasung erforderliche Luft bezw. das Luft-Dampf- Gemisch eingeführt. Der Brennstoff wird in der üblichen Weise durch einen Füllkopf 4 in das obere Ende des Vergasungsraumes 2 eingeführt. Der Abzug des erzeugten Gases erfolgt durch einen Austrittsstutzen 5.
Die Aussenwandung 6 des Kühlmantels ist aehsial über die innere Mantelwandung 1 geschoben. Zwischen der Aussenwandung 6 und der Innenwandung 1 ist ein ringför miger Durchströmungsraum 7 gebildet, in welchen das gasförmige Kühlmittel durch einen Eintrittsstutzen 8 einströmt.
Der Eintrittsstutzen 8 ist vorzugsweise unmittelbar von der trichterförmigen Erwei terung der Luftdüse 14 gebildet, in welche das Wasser zur Sättigung der Luft einge spritzt wird. Die Einzelheiten dieser Vor richtung werden im folgenden noch näher beschrieben. Am gegenüberliegenden, vorzugsweise untern Ende des Kühlmantels befindet sich ein Austrittsstutzen 9, durch -elchen das Kühlmittel aus dem Kühlmantel abströmt.
Die äussere Kühlmantelwandung 6 ist nun mit Einschnürunben oder Wülsten 111 ver sehen, die in den innern Durchströmungs- raum 7 hineinragen. Durch diese Wülste<B>10</B> wird zwischen der Innenwandung 1 und der innern Wulstkante eine sehr starke Ver engung des Durchströmungsraumes 7 herbei geführt. Beim Durchströmen dieser vereng ten Stellen des Durchströmungsra.umes 7 wird die Geschwindigkeit des durchstreichen den Mediums beträchtlich erhöht.
In den Zonen 11, die auf die verengten Stellen bei den Wülsten 10 folgen, erweitert sich der Querschnitt des Durchströmungsraumes 7 wieder erheblich, so dass in diesen erweiter ten Zonen eine lebhafte Wirbelbildung ein tritt, durch die wiederum eine Verbesserung des Wärmeüberganges herbeigeführt wird. Die Anzahl der verengten Stellen in dem Durchströmungsraum des Kühlmantels kann beliebig sein und richtet sich nach den je weiligen Verhältnissen und nach der Grösse des Gaserzeugers.
DieLuft bezw. das Dampf-Luft-Gemisch, welches durch die abwechselnd verengten und erweiterten Querschnitte zwischen den Kühl mantelwandungen 1 und 6 hindurchströmt, erhitzt sich in dem Innenraum des Kühl mantels und tritt durch den Austrittsstutzen 9 in eine Leitung 12 über, durch die das überhitzte Medium in den Pilz 3 und durch letzteren in den Vergasungsraum \? einge führt wird.
Die zusätzliche Einführung von zerstäub tem oder vernebeltem @@''asser in die Ver gasungsluft erfolgt vorteilhaft mit Hilfe einer Vorrichtung, die in I'ig. '? näher darge stellt ist. Diese Vorrichtung besitzt eine Luftleitung 13, an die eine Luftdüse 14 an geschlossen ist. Die Luftdüse 14 besitzt eine engste Stelle 15, die dann in den trichter förmigen Stutzen 8 übergeht, der in I'ig. in gestrichelten Linien angedeutet ist.
In die Luftdüse 14 ist eine als Zerstäuber- oder Spritzdüse ausgebildete Wasserdüse 16 ein gebaut, die zweckmässig koaclisial zur Luft düse 14 verläuft und an der engsten Stelle 15 der Luftdüse mündet. Im Inneren der Wasserdüse 16 ist eine hohle, achsial ver schiebbare Düsennadel 17 angeordnet, die an ihrem hintern, aus dein Düsenkörper heraus ragenden Teil mit einer oder mehreren Luft eintrittsöffnungen 18 verseben ist.
Die a.ch siale Verschiebung der hohlen Düsennadel 17 kann in einfacher Weise mittels eines die Düsennadel 17 tragenden G@ewindezapfens 19 geschehen, der in einem in der Wandung der Luftdüse 14 vorgesehenen Muttergewinde 2@l verschraubbar ist. Die Drehung des Ge windezapfens 19 kann mittels einer Einstell scheibe 21 bewirkt werden. während zur I'eststelhing eine Gegenmutter 22 vorge sehen ist.
Das vordere Ende der Düsennadel 17 be findet sich in der Austrittsöffnung der Was serdüse 16, so dass eine ringförmige Aus trittsöffnung 23 für das Wasser gebildet wird, welches sich in dem Hohlraum 24 zwi schen dein Düsenkörper und der Düsennadel 17 befindet.. Der Hohlraum 24 wird durch eine Speiseleitung 5 mit Wasser gespeist.
Die Speiseleitung ?5 ist an ein ausserhalb der Luftleitung bezw. Luftdüse angeordnetes Schwimmergefäss 26 angeschlossen, in wel chem sich ein Schwimmer 27 befindet.
Der Schwimmer 27 ist mit einem Kegelventil 28 verbunden, das beim Sinken bezw. Steigen (les Schwimmers eine im Boden 29 des Schwimmergefässes 26 vorgesehene, an eine W#asserzuleitung 30 angeschlossene Durch- ,-angsö ffnung 31 öffnet bezw. abschliesst.
Der Luftraiini 32 im Schwimmergef@iss 26 oberhalb des Wasserstandes ist durch eine 1)ruc#katisgleichsleitung 33 mit der eng sten Stelle 15 der Luftdüse verbunden.
Beim Betrieb des Gaserzeugers strömt die Vergasungsluft in Richtung der einge zeichneten Pfeile durch die Luftleitung 13 und die anschliessende Luftdüse 14 in den Innenraum 7 des Kühlmantels. Hierbei streicht der Luftstrom einerseits von aussen iun die Wasserdüse 16 und anderseits durch die Öffnungen 18 und die hohle Düsennadel 17 zentral durch die Wasserdüse hindurch. Die gleichzeitig aussen und innen durch die Wasserdüse strömende Luft saugt an der ringförmigen Austrittsöffnung 23 aus. dem Raum 24 der Wasserdüse 16 Wasser an und zerstäubt es in dem Luftstrom.
Durch Ver stellung des Düsennadel 17 kann die Aus trittsöffnung 23 geregelt werden. Ebenso kann auch eine Verstellung der Durchtritts- öffnung der Luftdüse vorgesehen sein; die. aber in. der Zeichnung nicht näher darge stellt ist.
Durch den Schwimmer 27 und das Boden ventil 28 des sschwimmergefässes 26 wird der Wasserstand in der Wasserdüse 16 auf einer bestimmten Höhe gehalten. In der Ruhe stellung liegt der Wasserstand ein wenig unterhalb der Wasseraustrittsöffnung 23 der Düse, so dass bei Stillstand des Gaserzeugers kein Wasser aus der Wasserdüse in die Luft leitung austreten kann. Wenn dagegen die Luftströmung entsprechend der Belastung des Gaserzeugers mehr oder weniger kräftig einsetzt, wird aus der Wasserdüse 16 Wasser mitgerissen, worauf der Wasserstand im Schwimmergefäss 26 sinkt.
Entsprechend senkt sich der Schwimmer 27 und das Ven til 28 öffnet die Durchgangsöffnung 31 im Schwimmergefässboden 29, so dass frisches Wasser durch die Leitung 30 entsprechend dem Verbrauch nachströmen kann.
Das im Luftraum zerstäubte und ver nebelte Wasser wird gemäss- der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform in dem Innenraum 7 des Kühlmantels des Gaserzeu gers verdampft. Anschliessend kann auch eventuell eine Überhitzung des Dampfes stattfinden.
Die Vorrichtung zur Einspritzung von Wasser in die Vergasungsluft kann gegebe nenfalls auch in andererWeiseund an anderer Stelle in die Luftzuführungsleitung einge baut sein. Gegebenenfalls kann auch die Verdampfung des Wassers gleich in dem entsprechend erhitzten Luftstrom in der Luftdüse stattfinden. Die Zerstäubervorrich- tung wird zu diesem Zweck mit erhitzter Luft gespeist, wobei sie beispielsweise in die Leitung 12 oder in eine sonstige, in den Ver gasungsraum des Gaserzeugers führende Lei tung eingebaut sein kann.