CH637748A5 - Verbrennungsgeraet. - Google Patents

Description

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PATENTANSPRÜCHE mittleren Öffnung (26) der Zwischenwand erste Austritte (30)

1. Verbrennungsgerät, welches einen Behälter mit einem für die Verbrennungsgase aufweisen.

Eintritt (3;25) für gasförmigen oder partikelförmigen Brenn- 8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass stoff nebst Verbrennungsluft und einem Austritt (5;38) für die Stirnwände (16,17) gegenüber der mittleren Öffnung (26)

Verbrennungsprodukte aufweist, dadurch gekennzeichnet, s der Zwischenwand (20,21 ) mit je einem gegen die mittlere dass die dem inneren Raum des Behälters zugewandten Flä- Öffnung gerichteten, konischen Vorsprung (29) versehen chen der Wände (1,2,4,7; 16,17,20,21) des Behälters so aus- sind.

gebildet sind, dass im Betrieb in dem durch den Behälter vom 9. Gerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich-

Eintritt zum Austritt strömenden Brennstoff-Luft Gemisch net, dass die Büchse (16,17,20,21) mit Zwischenraum von ei-

Wirbel entstehen und dass zumindest die dem inneren Raum io nem Gehäuse (31,33) umgeben ist, in welches die ersten Aus-

des Behälters zugewandten Flächen der Wände über ihre tritte (30) der Kammern (18,19) münden und welches einen ganze Ausdehnung oder einen Teil derselben ein Material ent- zweiten Austritt (35) für die Verbrennungsgase aufweist,

halten, das imstande ist, Oxydation von Kohlenstoff und 10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass

Kohlenstoffverbindungen bei der Verbrennung im Gerät zu das Gehäuse (31,33) mit Zwischenraum von einem Mantel katalysieren. 15 (37) umgeben ist, vorzugsweise wärmeisoliert, in den der

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zweite Austritt (35) des Gehäuses mündet und der einen drit-das katalysierende Material der Wände aus einer Legierung ten Austritt (38) für die Verbrennungsgase hat.

von 20-30 Gewichts-% Chrom, 4-6 Gewichts-% Aluminium, und 0-3 Gewichts-% Kobalt besteht, während der Rest

Eisen ist. 20

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Die Erfindung betrifft ein Verbrennungsgerät, welches ei-das katalysierende Material der Wände aus gegenüber hefti- nen Behälter mit einem Eintritt für gasförmigen oder partikel-gen Temperaturänderungen widerstandsfester Keramik förmigen Brennstoff nebst Verbrennungsluft und einem Ausbesteht. tritt für Verbrennungsprodukte aufweist.

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 25 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Gerät zu das katalysierende Material der Wände aus Keramik besteht, schaffen, in welchem die meist verschiedenartigen gasförmi-die einen überwiegenden Gehalt, z.B. zumindest 60 Ge- gen oder partikelförmigen Brennstoffe, die Kohlenstoff oder wichts-%, Al203-Fasern enthält. Kohlenstoffverbindungen enthalten, in einer derart vollstän-

5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- digen Weise verbrannt werden können, dass die ausgestosse-durch gekennzeichnet, dass der Behälter aus einem Gehäuse 30 nen Verbrennungsgase praktisch von Russ, Kohlenmonoxyd mit einem zylindrischen Mantel (1) besteht, welcher an den und Kohlenwasserstoffresten frei sind. Das Gerät hat viele Enden durch eine Eintrittswand (2) mit einer zentralen Ein- verschiedene Anwendungsgebiete, wo man das Hauptgewicht trittsöffnung (3) für den gasförmigen oder partikelförmigen auf die Wärmeerzeugung oder das Erreichen einer praktisch Brennstoff nebst der Verbrennungsluft und einer Austritts- vollständigen Verbrennung von gasförmigem oder partikelwand (4) mit einer zentralen Austrittsöffnung (5) für die Ver- 35 förmigem Brennstoff legt.

brennungsprodukte verschlossen ist, dass im Mantel eine Diese Aufgabe wird erfindungsmässig dadurch gelöst, Durchläufe (6) aufweisende Zwischenwand (7) vorgesehen ist, dass die dem inneren Raum des Behälters zugewandten Flä-die das Innere des Mantels in eine Eintrittskammer (8) und chen der Wände des Behälters so ausgebildet sind, dass im Beeine Austrittskammer (9) aufteilt, dass die Eintrittswand (2) trieb in dem durch den Behälter vom Eintritt zum Austritt auf ihrer der Eintrittskammer (8) zugewandten Seite eine die 40 strömenden Brennstoff-Luft Gemisch Wirbel entstehen und Eintrittsöffnung (3) umgebende, ringförmige Vertiefung (10) dass zumindest die dem inneren Raum des Behälters zuge-hat, deren Begrenzungsfläche im Querschnitt sanft gerundet ' wandten Flächen der Wände über ihre ganze Ausdehnung ist, dass die Austrittswand (4) domförmig ist mit der konka- oder einen Teil derselben ein Material enthalten, das imstande ven Seite der Austrittskammer (9) zugewandt, dass die mitt- ist, Oxydation von Kohlenstoff und Kohlenstoffverbindun-lere Partie (14) der Zwischenwand (7) in Form eines koni- 45 gen bei der Verbrennung im Gerät zu katalysieren.

sehen Mantels ausgebildet ist, dessen Aussenseite der Aus- Weitere Merkmale sind aus den abhängigen Ansprüchen trittskammer (9) und dessen Innenseite der Eintrittskammer ersichtlich.

(8) zugewandt ist, und dass die Durchläufe (6) der Zwischen- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichwand (7) die Form von zumindest drei rund um den Umfang nung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben, der Zwischenwand verteilten Randausnehmungen (15) 50 Es zeigen:

haben. Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass des Verbrennungsgeräts nach der Erfindung,

die Randausnehmungen (15) schiefwinklig zur Oberfläche der Fig. 2 eine Zwischenwand des Geräts, von rechts in Fig. 1

Zwischenwand (7) geneigte Begrenzungsflächen aufweisen. gesehen,

7. Gerät nach einem der Ansprüche 1-4 zur katalytischen 55 Fig. 3 eine Randpartie der Zwischenwand, von der Linie Oxydation von Kohlenmonoxyd und KohlenwasserstoffVer- III-III in Fig. 2 gesehen,

bindungen in Verbrennungsgasen, dadurch gekennzeichnet, Fig. 4 eine andere Ausführungsform des Geräts nach der dass der Behälter die Form einer Büchse (16,17,20,21) mit Erfindung teilweise in Projektion und teilweise im Schnitt

Seitenwänden und Stirnwänden (16,17) und einer den Raum nach der Linie IV-IV in Fig. 6,

zwischen den Stirnwänden in zwei Kammern (18,19) auftei- 60 Fig. 5 einen Schnitt nach der gebrochenen Linie V-V in lenden Zwischenwand (20,21) hat, welche einen ringförmigen Fig. 4, und

Kanal (24) enthält, an den ein Eintritt (25) für die Verbren- Fig. 6 einen Schnitt nach der gebrochenen Linie VI-VI in nungsgase angeschlossen ist, und eine mittlere Öffnung (26) Fig. 4.

hat, die die beiden Kammern (18,19) miteinander verbindet Das in Fig. 1-3 dargestellte Gerät hat ein Gehäuse mit ei-

und die durch einen oder mehrere Schlitze (27) in der Zwi- 65 nem etwa zylindrischen Mantel 1, der an den Enden mittels ei-

schenwand mit dem ringförmigen Kanal (24) über die ganze ner Eintrittswand 2 mit einer mittleren Eintrittsöffnung 3 für

Länge des Kanals oder einen Teil desselben in Verbindung gasförmigen oder partikelförmigen Brennstoff nebst Verbren-

steht, und dass die Kammern (18,19) im Abstand von der nungsluft und einer Austrittswand 4 mit einer mittleren Aus-

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trittsöffnung 5 für Verbrennungsprodukte verschlossen ist. Im Inneren des Mantels 1 ist eine Durchläufe 6 aufweisende Zwischenwand 7 vorgesehen, die das Innere des Mantels in eine Eintrittskammer 8 und eine Austrittskammer 9 aufteilt.

Die Austrittswand 4 ist sphärisch domförmig und kehrt ihre konkave Seite der Austrittskammer 9 zu. Zweckmässigerweise ist die Austrittswand 4 einstückig mit dem Mantel 1 ausgebildet.

Die Eintrittswand 2 ist als besonderer Teil ausgeführt, der an dem einen Ende des Mantels 1 mittels zweckmässiger,

nicht näher gezeigter Montageglieder befestigbar ist, und hat eine die Eintrittsöffnung 3 umgebende, ringförmige Vertiefung 10, deren Begrenzungsfläche im Querschnitt sanft gerundet, z.B. kreisbogenförmig ist. Die Eintrittsöffnung 3 ist in dem schmalen Ende einer konischen Hülsenpartie 11 gelegen, deren Aussenseite sanft in die ringförmige Vertiefung 10 übergeht. Das freie Ende der Hülsenpartie 11 weist einen nach innen gerichteten Flansch 12 auf, der als Wärmeschutz für das Ende eines Rohres 13 dient, welches von aussen her in die Hülsenpartie 11 eingeführt ist und zum Einblasen in das Gerät von einem Gemisch aus Verbrennungsluft und gasförmigem oder partikelförmigem Brennstoff dient.

Die Zwischenwand 7 ist scheibenförmig und weist eine mittlere Partie 14 auf, die zu einem konischen Mantel ausgebildet ist, dessen Aussenseite der Austrittskammer 9 zugekehrt ist und dessen Innenseite der Eintrittskammer 8 zugekehrt ist. Die Zwischenwand 7 ist als besonderer Teil ausgeführt, welcher im Innern des Mantels 1 mittels nicht gezeigter Befestigungsglieder zweckmässiger Art befestigt ist. Die Um-fangskante der Zwischenwand 7 weist zumindest drei rund um den Umfang gleichmässig verteilte Randausnehmungen 15 auf, die schiefwinklig zur Oberfläche der Zwischenwand 7 geneigte Begrenzungsflächen aufweisen, wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich ist. Diese Ausnehmungen begrenzen zusammen mit dem Mantel 1 die Durchläufe 6, die die Eintrittskammer 8 mit der Austrittskammer 9 verbinden.

Um eine möglichst vollständige Verbrennung im Gerät zu erreichen, soll wenigstens einer der und vorzugsweise sämtliche Teile des Geräts, der zylindrische Mantel 1, die Eintritts-und Austrittswände 2 und 4 und die Zwischenwand 7, in ihrer Gesamtheit oder zumindest an ihren dem Innern des Geräts zugewandten Flächen über die ganze Ausdehnung der Flächen oder über einen Teil davon ein Material enthalten, das imstande ist, Oxydation von Kohlenstoff und Kohlenstoffverbindungen bei der Verbrennung im Gerät zu katalysieren. Ein zweckmässiges Material, aus dem einer oder mehrere der genannten Geräteteile konstruiert werden können, ist eine Legierung aus 20-30 Gewichts-% Chrom, 4—6 Gewichts-% Aluminium, und 0-3 Gewichts-% Kobalt, während der Rest Eisen ist. Bei Verwendung einer solchen Legierung im Gerät wird eine katalytisch wirkende Aluminiumoxydschicht auf der Legierungsoberfläche gebildet. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass wenigstens einen der genannten Geräteteile, vorzugsweise der zylindrische Mantel 1 und die Austrittswand 4, aus gegen heftige Temperaturänderungen widerstandsfähiger Keramik ausgeführt wird. Ferner ist es möglich, wenigstens einer der genannten Geräteteile, vorzugsweise die Zwischenwand 7 und die Eintrittswand 2, aus Keramik auszuführen, die einen überwiegenden Gehalt, z.B. mindestens 60 Gewichts-%, an Al203-Fasern enthält.

Das in Fig. 1-3 dargestellte Gerät wird zweckmässigerweise als wärmeerzeugender Einsatz in der Feuerung eines öl-geheizten Heizkessels für Zentralwärmeanlagen angewendet, wobei das Rohr 13 das Düsenrohr eines herkömmlichen Öl-brenners ist. Das dabei durch das Rohr 13 eingeblasene Gemisch aus Öl und Verbrennungsluft wird angezündet und von dem Rohr 13 als eine Flamme in die Eintrittskammer 8 gegen die konische Partie 14 der Zwischenwand 7 eingeblasen, von wo das brennende Gemisch gegen die ringförmige Vertiefung 10 in der Eintrittswand 2 unter Erzeugung einer kräftigen Turbulenz abgelenkt wird, wonach das brennende Gemisch 5 durch die Durchläufe 6 in die Austrittskammer 9 gelangt, wo das Gemisch turbulent zu strömen fortsetzt. Durch die Schrägstellung der Ausnehmungen 15 am Umfang der Zwischenwand 7 wird auch die in die Austrittskammer 9 hinein-. strömende Gasmasse um die Längsachse des Geräts in Dre-1(> hung versetzt. Schliesslich entweichen die Verbrennungsprodukte durch den Austritt 5 in die Feuerung des Heizkessels und allmählich in einen Schornstein. Durch die beschriebene, turbulente Strömung des brennbaren Gemisches und der Verbrennungsprodukte erhält man eine lange und innige Berüh-15 rung mit den katalytisch wirkenden Flächen des Geräts in der Eintrittskammer 8 und der Austrittskammer 9, so dass die Verbrennung vollständig wird ohne Russ, Kohlenmonoxyd oder Kohlenwasserstoffverbindungen in den durch den Austritt 5 entweichenden Verbrennungsprodukten.

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Anstelle eines brennbaren Öl-Luft-Gemisches aus einem Ölbrenner kann dem Gerät auch durch das Rohr 13 ein Gemisch aus Kohlepulver und Luft zugeführt werden, z.B. wenn das Gerät als Einsatz in der Feuerung eines Dampfkessels ver-25 wendet wird. Es ist ferner möglich, das Gerät zum endgültigen Verbrennen von Abgasen aus einer Feuerung, zu verwenden welche noch brennbare Produkte enthalten. Dabei werden die Abgase durch die Eintrittshülse 13 gegebenenfalls zusammen mit zusätzlich zugeführter Verbrennungsluft in das 30 Gerät eingeführt. Wenn das Gerät mit senkrechter Längsachse und mit unten liegender Eintrittswand 2 angeordnet wird, empfiehlt es sich, in der Eintrittswand Öffnungen vorzusehen, die sich durch die Eintrittswand vom Boden der ringförmigen Vertiefung 10 zur Unterseite der Eintrittswand 35 erstrecken, an welcher Stelle die Öffnungen mittels entfernbarer Deckel verschlossen sind. Bei der Verbrennung im Gerät eventuell gebildete, unverbrennbare Asche wird dabei während der turbulenten Strömung zwischen der Eintrittswand 2 und der Zwischenwand 7 auf den Mantel 1 treffen und sich 40 diesen entlang in die Vertiefung 10 hinunter bewegen, um sich schliesslich in den genannten Öffnungen anzusammeln, aus welchen die Asche dann durch Entfernen der Deckel herausgenommen werden kann.

Das in Fig. 4-6 gezeigte Gerät hat eine Büchse mit zwei 45 Stirnwänden 16 und 17 und eine den Raum zwischen den Stirnwänden in zwei Kammern 18 und 19 aufteilende Zwischenwand, die aus zwei Teilen 20 und 21 besteht. Die Stirnwände 16 und 17 sind in der Hauptsache eben und langgestreckt mit gerundeten Enden, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist. 50 Die Stirnwände 16 und 17 haben je einen rund herum laufenden Randflansch 22 bzw. 23, die zusammen mit Umfangspar-tien der Zwischenwandteile 20 und 21 die Seitenwände der Büchse bilden.

Eine oder mehrere und vorzugsweise sämtliche der ge-55 nannten Wände der Büchse sind in ihrer Gesamtheit oder wenigstens auf ihren dem Inneren der Büchse zugewandten Flächen über die ganze Ausdehnung der Flächen oder über einen Teil davon aus einem Material gebildet, das Oxydation von Kohlenmonoxyd und Kohlenwasserstoffverbindungen kata-60 lysierendes Material enthält. Beispiele zweckmässiger Materialien von solcher Art sind oben bei der Beschreibung der Ausführungsform gemäss Fig. 1-3 gegeben worden.

Die aus den Teilen 20 und 21 gebildete Zwischenwand enthält einen ringförmigen Kanal 24, der sich gleich innerhalb 65 der Seitenwände der Büchse erstreckt. An diesen Kanal 24 ist ein Eintritt 25 für heisse Verbrennungsgase, z.B. von einem Verbrennungsmotor oder einer Feuerung, angeschlossen. Die

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von den Teilen 20 und 21 gebildete Zwischenwand hat eine umgeben, in welchen der Austritt 35 des Gehäuses mündet mittlere Öffnung 26, die die beiden Kammern 18 und 19 mit- und welcher einen Austritt 38 für die Verbrennungsgase hat.

einander verbindet und die durch einen Schlitz (oder mehrere Bei Verwendung des Geräts gemäss Fig. 4-6 werden

Schlitze) 27 in der Zwischenwand mit dem ringförmigen Ka- heisse Verbrennungsgase, die Kohlenmonoxyd und Kohlen-

nal 24 in Verbindung steht. Der Schlitz 27 kann sich ganz s wasserstoffverbindungen enthalten, durch den Eintritt 25

rund um die Öffnung 26 und den Kanal 24 erstrecken. In der dem ringförmigen Kanal 24 zugeführt, in welchem die Gase

Ausführung nach Fig. 4-6 erstreckt er sich jedoch nur über mit hoher Geschwindigkeit im Kreislauf strömen werden,

die Hälfte (die in Fig. 4 obere Hälfte) des äusseren Umfanges Allmählich strömen sie weiter durch den Schlitz 27 in die der Öffnung 26 und des inneren Umfanges des Kanals 24, wie mittlere Öffnung der Zwischenwand 20,21. In der Öffnung 26

durch die Endbegrenzung 28 des Schlitzes in Fig. 4 und 5 an- 10 weichen die Gase nach beiden Seiten in die Kammern 18 und gedeutet ist. Die Stirnwände 16 und 17 sind gegenüber der 19 ab, wo sie auf die konischen Vorsprünge 29 der Stirnwände mittleren Öffnung 26 der Zwischenwand mit je einem gegen 16,17 treffen, welche die Gase in den Kammérn 18,19 vertei-

die mittlere Öffnung gerichteten, konischen Vorsprung 29 len. Allmählich entweichen die Gase aus den Kammern 18,19

versehen. Im Abstand von der mittleren Öffnung 26 der Zwi- durch die Austritte 30 in den Zwischenraum zwischen der schenwand weisen die Kammern 18 und 19 Austritte für die 15 Büchse 16,17,20,21 und dem Gehäuse 31,33, wo die Gase

Verbrennungsgase in der Form von vier Löchern 30 in jeder rund um die Büchse in den Austritt 35 des Gehäuses strömen,

Stirnwand 16,17 auf. um danach in den Zwischenraum zwischen der Schale 31 und

Die aus den Teilen 16,17,20 und 21 gebildete Büchse ist dem Mantel 37 zu strömen und schliesslich durch den Austritt mit Zwischenraum von einem Gehäuse in der Form einer 38 zu entweichen. Während der Strömung im Innern der

Schale 31 und eines mit Wärmeisolierung 32 versehenen Dek- 20 Büchse 16,17,20,21 und ausserhalb derselben, kommen die kels 33 umgeben. Die Büchse wird im Abstand von den Wän- Gase in innige und langwierige Berührung mit dem von den den des Gehäuses 31,33 durch eine Anzahl Distanzglieder 34 Gasen auf eine hohe Temperatur erhitzten Büchsenmaterial,

gehalten. Der Austritt 30 der Kammern 18,19 mündet in das welches hierbei zur Oxydation von Kohlenmonoxyd und

Gehäuse 31,33, das einen Austritt 35 für die Verbrennungs- Kohlenwasserstoffverbindungen in den Gasen katalysierend gase aufweist. Die Gehäuseschale 31 ist mit Zwischenraum 25 wirkt, so dass die durch den Austritt 38 entweichenden Ver-

von einem mit Wärmeisolierung 36 versehenen Mantel 37 brennungsprodukte praktisch von Kohlenmonoxyd und

Kohlenwasserstoffverbindungen völlig frei sind.

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4 Blatt Zeichnungen