Verfahren und Einrichtung zum Erwärmen einer Flüssigkeit. Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Erwärmen einer Flüs sigkeit.
Es ist bereits bekannt, Flüssigkeiten durch eine sogenannte Tauchflamme zu er wärmen, .die unmittelbar in .der zu erwärmen den Flüssigkeit brennt, so dass eine sehr weit gehende Ausnutzung der dem Brennstoff innewohnenden. Wärmemenge erzielt wird. Es erfolgt hierbei ein besonders günstiger Wärmeaustausch, weil die Verbrennungs gase infolge ihrer Aufteilung in kleine Gas blasen eine grosse Wärmeaustauschfläche bilden, und zwar ohne Zwischenschaltung weiterer Medien, zum Beispiel von Wänden oder dergleichen.
Sind jedoch grössere Wasser säulen bezw. Gegendrücke zu überwinden, als dem normalen Druck des Brennmittels bezw. der Verbrennungsluft entspricht - beispielsweisie bei Warmwasserheizungen, Dampferzeugern und dergleichen - so machen sich besondere Vorkehrungen zur Er zeugung @d@s notwendigen Druckes für Brenn- stoff und Luft erforderlich,
die die Einrich tung und den Betrieb verteuern. Eine solche Tauchflamme, als Gegendruckbrenner aus gebildet, erfordert eine schwierige Einstel lung und Regelung des Brenngemisches. Schwankungen des Druckes von Brennstoff und Luft beeinträchtigen und gefährden die Betriebssicherheit der Flamme. Man rechnet für Brennstoff und Luft mit Betriebsdrücken von mehreren kg/cm', je nach dem Flüssig keitsgegendruck, .den die Tauchflamme zu überwinden hat.
Letztere ist insbesondere bei Beginn des Brennvorganges sehr labil und neigt je nach der Grösse der Luftüberschuss= zahl und .den Kennwerten des Brennstoffes (zum Beispiel Verdichtungsverhältnis) zum Zurückschlagen oder zum Abreiben als Folge einer Veränderung des Verhältnisses der Strömungsgesiehwindigkeit zur Zündgeschwin- digkeit. Ohne eine verwickelte Simültan- regel'ung ist daher ein praktischer Betrieb nicht aufrechtzuerhalten.
Aber auch infolge von Verstopfungen der erforderlichen feinen Düsen während des Betriebes können Störun gen auftreten. Das Erlöschen der Flamme wird nur bei dauernder, sorgfältiger Beobach tung bemerkt. Wird es nicht bemerkt, so strömt unter Umständen während langer Zeit unter starkem Druck stehender Brennstoff durch die zu erwärmende Flüssigkeit.. Ge langt unverbranntes Brennstoffgemisch in erheblichem Masse in die Abgasleitung oder den Aufstellungsraum, so entsteht die Gefahr von Vergiftungen einerseits und von Explo sionen anderseits.
Darüber hinaus besteht aber auch eine Explosionsgefahr in Richtung auf die Brennstoffzuleitung hin, sobald bei Differenzen des Druckes in der Gas- und Luftzuleitung das eine Mittel in die Zulei tung des andern überströmt. Infolgedessen entsteht dort leicht ein sehr explosives Ge misch, welches durch Rückschlagen der Tauchflamme gezündet werden kann. Hier durch werden die Zuleitungen mit .den in ihnen liegenden Apparaturen gefährdet.
Die Erfindung beseitigt diese Nachteile dadurch, dass gasförmiger oder flüssiger Brennstoff unter atmosphärischem Druck periodisch in eine von der zu erwärmenden Flüssigkeit mindestens zum Teil einge schlossene Kammer mit veränderlichem Vo lumen eingeführt und darin verbrannt wird und dass die dabei entstehenden Verbren nungsgase nach Überschreiten des Flüsig- keitsdruckes unter Mitwirkung von durch den Druck der Verbrennungsgase betätigten Mitteln aus der Verbrennungskammer in die
Flüssigkeit ausgestossen werden.. Bei der eben falls Gegenstand der Erfindung bildenden Einrichtung zur Durchführung dieses Ver fahrens dient als Verbrennungskammer die jenige eines Verbrennungsmotors, dessen me chanische Arbeitsleistung lediglich auf die Füllung der Verbrennungskammer mit :dem Brennstofffuftgemis,eh, die Betätigung von Steuerorganen und das Ausstossen der Ver brennungsgase in die zu erwärmende Flüs sigkeit bemessen ist.
Auf der beigefügten Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel einer zur Durchfüh- rung des erfindungsgemässen Verfahrens ge- eigneten Einrichtung nach der Erfindung ein Teil einer Warmwasserheizung schematisch dargestellt.
1 ist die Verbrennungskammer eines Ver- brennungsmotors, in welche Verbrennungs- kam:mer periodisch gasförmiger oder flüssi ger Brenntoff und Luft über die Leitung und das Ventil 3 durch die Saugwirkung des in der Kammer 1 hin und her bewegten Kol bens 4, also unter Atmosphärendruck ein- geführt werden. Die Verbrennungskammer, das heisst der Zylinder des Motors,
ist in den einen Teil der zu erwärmenden Flüssig k e:
it enthaltenden Kessel 10 eingebaut, .so dass sie fast vollständig in der Flüssigkeit eingeschlossen ist. 5 ist eine elektrische Zünd kerze, 6 ein die Verbrennungskammer 1 mit dem Kesselinnern und der Vorlaufleitung 7 verbindendes Ventil, 9 die Rücklaufleitung und 8 ein durch den auf den zurückgehenden Kolben 4 wirksamen Druelz- in der Verbren- nungs-kammer betätigtes Schwingradgetriebe zur -eiegelten Hin- und Ilerbewegung des Kolbens 4.
Die Organe zur Steuerung der Ventile 3 und 6 und der Zündkerze 5 sind nicht dargestellt.
Infolge der Verbrennung des Brennstoffes in der Kammer 1 und der .gleichzeitig statt findenden Einwä.rtsbewegung des Kolbens 4 findet vor dem letzteren eine Drucksteigerung statt, welche nach Überschreiten des Flüs,- sigke:itsdruckes im Kessel 10 ein Ausstossen der heissen Verbrennungsgase in die Flüssig keit im Kesel 10 und in der Vorlaufleitung 7 bewirkt. Durch den dabei: vor sich gehenden Wärmeaustausch wird die Flüssigkeit !er wärmt und in Umlauf gesetzt.
Die Arbeits- leistung des Verbrennungsmotors ist aus schliesslich auf die Füllung der Verbren nungskammer 1 mit Brennstoffluftgemisch, die Betätigung der Steuerorgane und das Ausstossen, der Verbrennungsgase in die Flüs sigkeit, bemessen.
Beidem beschriebenen Verfahren ist man vom Druck des zugeführten Brennmittels unabb.änoig, und es können durch entspre- chend,e Einstellung der Zündung und ins besondere der Steuerungsorgane praktisch be- liebig hohe Flüssigkeitsgegendrücke über wunden werden. Durch geeignete Massnahmen kann die mechaniuche Arbeitsleistung des Motors .so niedrig gehalten werden, dass ,sie die Wirtschaftlichkeit der Einrichtung prak tisch nicht beeinflusst.
Sie .steht jedenfalls in keinem Verhältnis zu dem Aufwand, den der Betrieb einer Kompressionsanlage für jedes beliebige Brenn,stoffluftgemisch bei konti nuierlichen Tauchflammenbrenne.rn erfordert.
Dadurch, dass bei dem beschriebenen Ver fahren .die Verbrennung des, unter atmoisphä- rischem Druck eintretenden Brennmittels in einer in der Flüssigkeit @eingeschlossenen Brennkammer mit veränderlichem Volumen erfolgt, hört die Tätigkeit der Einrichtung sofort wahrnehmbar auf, wenn aus irgend welchen Gründen die Zündung aussetzt.
In- folgedesisen können niemals grössere Mengen von unverbranntem Brenngemisch in die Flüssigkeit und damit in die Abgasleitung bezw. in den Aufstellungsraum der Einrich tung gelangen und zu Vergiftungen oder Explosionen führen. Auch Explosionen nach der Brennstoffzuleitung hin sind ausge- s.chloissen.
Statt nur,den Zylinder des Verbrennungg- moterg mit .den an der Steuerung der Ver brennungsgase beteiligten Organen könnte man auch den ganzen Verbrennungsmotor in den Kessel 10 einbauen.