DE1069811B - Katalytisches Beheizungssystem - Google Patents

Description

BUNDESREPiJBLIK DEUTSCHLAND KL.24Π 2

# INTERNAT. KL. F 23 ρ

PATENTAMT ^₇, _;Λ ^

AUSLEGESCHRIFT 1069 811

W21347IVa/24n

ANMELDETAG: 14.JUNI1957 BEKANNTMACHUNG ; DERANMELDUNG ^; UND AUSGABE DER ' AUSLEGESCHRIFT: 26. NOVEMBERI1959

Die Erfindung betrifft ein katalytisches Beheizungssystem, das aus einer größeren Anzahl von Heizelementen besteht und das sich schnell und sicher in jedem beliebigem Zeitpunkt in Betrieb setzen läßt.

Insbesondere soll es gemäß der Erfindung ermöglicht werden, bei Systemen der in Rede stehenden Art die Wärme über einen verhältnismäßig langen Körper zu verteilen. Das System gemäß der Erfindung soll insbesondere aus einer längeren Reihe von katalytischen Heizelementen bestehen, die in Parallelschaltung an eine Brennstoff Versorgung angeschlossen sind und die untereinander in Serienschaltung so verbunden sind, daß wenigstens ein Teil der von einem Element der Reihe entwickelten Wärme auf das nachfolgende Element derselben Reihe übertragen wird. Das katalytische Heizelement soll vorzugsweise eine im wesentlichen zweidimensionale Ausdehnung in Form einer ebenen Fläche oder einer gekrümmten Fläche haben, wobei der Katalysator auf eine Basis entweder in pulverförmiger oder zusammenhängender Form aufgebracht ist. Ein wesentliches Ziel der Erfindung liegt noch in der Ausgestaltung eines Heizsystems der in Rede stehenden Art, das aus einer größeren Anzahl von Röhren besteht, durch die eine Luft-Brennstoff-Mischung getrieben wird und die eine Katalysatorcharge für eine flammenlose Verbrennung oder eine Verbrennung der Luft - Brennstoff - Mischung mit Flamme enthält.

Ein Anwendungsgebiet der Erfindung liegt beispielsweise in der entsprechenden Ausbildung eines Anzuges oder eines Kleidungsstückes, das derartige Heizrohren enthält und das der Bekleidung von niedrigeren Temperaturen ausgesetzten Menschen dienen kann. Die Heizrohren sind jedoch sowohl für feststehende als auch für tragbare technische Installationen brauchbar.

Jedes Heizrohr besteht vorzugsweise aus einem biegsamen Außenrohr, das an einem Ende zur Aufnahme der Brennstoff-Luft-Mischung offen ist und das an seinem anderen Ende verschlossen ist. Dieses Rohr umhüllt ein Innenrohr, das aus biegsamen Rohrabschnitten, die mit starren Metallrohrabschnitten abwechseln, besteht. Das Innenrohr ist an einem Ende verschlossen und am anderen Ende offen, so daß die Abgase entweichen können. Jeder starre Rohrabschnitt enthält ein einen kleineren Durchmesser aufweisendes, axial verlaufendes Reaktionsrohr und öffnungen, die von dem Reaktionsrohr zu dem Zwischenraum zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr führen. Jeder starre Rohrabschnitt enthält weiterhin Mündungen, durch die ein im Sinne der Anordnung vorhergehender biegsamer Rohrabschnitt mit dem nachfolgenden kommunizierend verbunden ist.

Jedes Reaktionsrohr trägt eine Katalysatorcharge.

Katalytisches Beheizungssystem

T Anmelder: ;

Gerhart Weiss, Mineola, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Phys. G. Liedl, Patentanwalt, München 38, Mechthildenstr. 20 ■

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 1. Oktober 1956 '>

Gerhart Weiss. Mineola, N. Y. (V. St. Α.), ^; ist als Erfinder genannt worden

20

DieLuft-Brennstoff-Mischung tritt von demZwisdhenraum zwischen dem Innenrohr und dem AußenroDir in

die verschiedenen Reaktionsrohre, in denen der Brennstoff der flammenlosen Verbrennung ausgesetzt wird, wobei die entsprechende Wärmemenge frei wird. Die Abgase der Reaktionsrohre treten durch die innleren biegsamen Rohrabschnitte und durch die dieselben ver-

bindenden öffnungen und von da aus dem Austrittsende des Innenrohres.

Gemäß der Erfindung zeigt es sich, daß es möglich ist, Heizrohre der angegebenen Gattung zu konstituieren, die die Wärme im wesentlichen gleichmäßig über

ihre gesamte Länge abgeben. Eine Eisbildung an: den Katalysatorohargen wird durch die Konstruktion! gemäß der Erfindung vermindert. Wenn einmal die!Reaktion an dem Eingangsende eines Heizrohres in Gang gesetzt ist, heizt die abgegebene Wärmemenge j die

Luft-Brennstoff-Mischung und ebenfalls die nachfolgenden Reaktionsrohre, wodurch die Einleitungides Verbrennungsvorganges bei den nachfolgenden Elementen erleichtert wird. Wahlweise kann die liuft-Brennstoff-Mischung vor Einleitung in das Heizrohr

außerhalb des Systems vorgewärmt werden. '

Die folgende Beschreibung dient zusammen mit'den Zeichnungen der Erläuterung von bevorzugten Ausführungsformen des Gegenstandes der Erfindung! In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine auseinandergezogene schaubildliche Darstellung eines Segmentes eines Reaktionsrohres, durch das eine Luft-Brennstoff-Mischung getrieben wird .und aus der vier Träger für den Katalysator ersichtflich sind, die alternativ innerhalb des Rohres angeordnet

werden können, um die Verbrennung eines Teiles der Luft-Kraftstoff-Mischung zu bewirken,

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines mit Heizrohren gemäß der Erfindung versehenen Anzuges,

Fig. 3 einen Längsschnitt, teilweise in Ansicht, eines Heizrohres gemäß der Erfindung, aus der eine Einzelheit des Heizrohres gemäß Fig. 4 ersichtlich ist,

Fig. 4 einen Längsschnitt, teilweise in Ansicht, eines Heizrohres gemäß der Erfindung,

Fig. 5 einen Querschnitt eines katalytischen Heizelementes mit Schichtrohr,

Fig. 6 eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fig. 5,

Fig. 7 eine Längsreihe von katalytischen Heizelementen der in Fig. 5 und 6 dargestellten Gattung,

Fig. 8 eine Schemadarstellung zur Erläuterung einer bevorzugten Betriebsweise einer Längsreihe von katalytischen Heizelementen,

Fig. 9 eine weitere abgewandelte Ausführungsform der in Fig. 5 und 6 dargestellten katalytischen Heizelemente,

Fig. 10 eine Reihe von Heizelementen, wie in Fig. 7 dargestellt, jedoch mit bestimmten Abwandlungen zur Sicherung der Betriebsweise einer derartigen Reihe,

Fig. 11 eine weitere Ausführungsform eines katalytischen Heizelementes der Schichtgattung,

Fig. 12 und 13 eine Seiten- bzw. Stirnansicht zur Erläuterung eines speziellen Verfahrens zur Zuführung der Brennstoffdämpfe in die Reihe der katalytischen Heizelemente,

Fig. 14 eine Darstellung zur Erläuterung eines anderen Verfahrens zur Zuführung von Brennstoffdampf in eine Längsreihe von Heizelementen gemäß der Erfindung,

Fig. 15 und 16 eine Seitenansicht bzw. eine Querschnittsansicht zur Erläuterung eines weiteren Zuführungsverfahrens, das für eine abgewandelte Art einer Längsreihe von Heizelementen gemäß der Erfindung anwendbar ist.

Fig. 2 zeigt eine Anwendungsmöglichkeit der Erfindung, bei der ein Rohr 61 mit einer Serie von Heizrohren 70 in einem für menschliche Bekleidung geeigneten Anzug 71 verbunden ist. Das Rohr 61 ist an die Verbindung eines längs des Rückgrats verlaufenden Rohres 70a und eines Paares längs der Beine verlaufender Rohre 70 b angeschlossen. Von dem Rohr 70a sind geeignete längs der Rippen verlaufende Rohre 7Oi und längs der Arme verlaufende Rohre 7Od abgezweigt. Jedes der Rohre 70«, 70 b, 70c und 70d ist an seinem äußeren Ende oder an der Verbindung der Rohre 70b und 61 offen. Eine gewisse Menge der Luft-Brennstoff-Mischung (wobei die Luft durch irgendein anderes oxydierendes Medium ersetzt sein kann) tritt aus dem Rohr 61 durch jedes der Rohre 70. Eine bestimmte Menge der Mischung in jedem der Rohre 70 oder die Gesamtmenge derselben unterliegt der Verbrennung. Die Abgase verlassen die Rohre 70 an ihren offenen Enden. So können beispielsweise die Abgase das Rohr 70a in Richtung des Pfeiles 72 verlassen.

Durch die Verteilung der Rohre 70 ergibt sich eine gleichmäßige Beheizung des Anzuges 71. Die Rohre 70 können jedoch je nach Wunsch auch in anderer Art und Weise für andere Heizzwecke angeordnet sein.

Die Fig. 4 zeigt einen Abschnitt einer Rohrleitung, die zur Verwendung als eines Rohres 70 oder als Teil derselben besonders geeignet ist. Fig. 3 zeigt eine Einzelheit der Fig. 4. Aus den Fig. 3 und 4 ist ein längeres Außenrohr 1 ersichtlich, das vorzugsweise biegsam und gasundurchlässig ist. Das Rohr 1 kann aus Gummi oder irgendeinem anderen plastischen Material bestehen. Es ist an beiden Enden offen. In der Darstellung der Fig. 3 und 4 befindet sich das Eintrittsende des Rohres 1 an der linken Seite. Innerhalb des Rohres 1 ist ein Innenrohr angeordnet, das aus Abschnitten von Rohrstücken 2 besteht, die mit Abschnitten von starren Rohrstücken 5 und 6 abwechseln. Vorzugsweise besteht jeder der Rohrabschnitte 2 aus Metall mit einem gewellten Mantel, wie aus Fig. 3 und 4 deutlich

ίο ersichtlich, damit es einerseits etwas biegsam ist und andererseits eine erhebliche Baufestigkeit hat. Der Eintrittsabschnitt des Innenrohres wird von einem Rohrabschnitt 2 gebildet und ist durch einen geeigneten Stöpsel 4 verschlossen. Jeder starre Rohrabschnitt besteht aus einem hohlzylindrischen Abschnitte und einem in diesen passenden bolzenförmigen Abschnitt 5, wobei vorzugsweise beide aus Metall bestehen. Der Abschnitts ist im wesentlichen zylindrisch und starr. Er weist koaxiale zylindrische Stirnansätze5a und 5b

so von geringerem Durchmesser auf. DerRohrabschnitt5a ist hohl und paßt reibungsschlüssig in das Austrittsende der Bohrung eines Rohrabschnittes, wobei dann der Rohrabschnitt 2 an das Rohr 5 anstößt. Der Rohrabschnitt 5 b ist fest. Sein Mantel weist ein Schraubengewinde auf.

Der Rohrabschnitt 6 ist hohl. Sein Mantel weist ein Innengewinde am Eingangsende desselben auf. Der Rohrabschnitt 6 und der Rohrabschnitt 5 können fest miteinander verbunden werden, indem der Rohransatz5i> in das mit Schraubengewinde versehene Ende des Rohrabschnittes 6 eingeschraubt wird, bis der Rohrabschnitt 6 und der Rohrabschnitt 5 aneinander anstoßen. Das Austrittsende des Rohrabschnittes 6 ist mit einem mit diesem aus einem Stück bestehenden, hohlzylindrischem, bolzenförmigen Ansatz 6a von geringerem Durchmesser versehen, der reibungsschlüssig in das Eingangsende der Bohrung eines Rohrabschnittes 2 paßt, wobei dann der Rohrabschnitt 2 an den Rohrabschnitt 6 anstößt. Vorzugsweise haben die Außenmantelflächen der Rohrabschnitte 2 und der Rohrabschnitte 5 und 6 im wesentlichen den gleichen Außendurchmesser. Die Außenmantelflächen der Rohre 2 haben dann um den Umfang derselben verlaufende Einsenkungen infolge des wellenförmigen Aufbaues derselben. Dementsprechend wird ein im wesentlichen ringförmiger Zwischenraum oder ein Kanal 11 zwischen der Innenmantelfläche des Rohres 1 und der Außenmantelfläche der Rohrabschnitte 2, 5 und 6 gebildet, wenn die Achsen der Rohrabschnitte 2, 5 und 6 im wesentlichen mit der Achse des Rohres 1 fluchten. Wie jedoch aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich, ist eine derartige axiale Fluchtung nicht unbedingt erforderlich. Das Innenrohr braucht an dem Rohr 1 lediglich am Ausgangsende der Rohre befestigt zu sein. Das Austrittsende des Kanals 11 ist, wie aus Fig. 4 ersichtlich, durch einen im wesentlichen ringförmigen, gasdichten Stöpsel 3 verschlossen. Dieser Stöpsel 3 paßt in die Bohrung des Rohres 1 am Ausgangsende desselben. Der Rohrabschnitt 2 am Ausgangsende des Innenrohres erstreckt sich durch die Bohrung des Stöpsels 3.

Innerhalb jedes Rohrabschnittes 6 sitzt in axialer Fluchtung mit diesem ein hohlzylindrisches Reaktionsrohr 8. Der Durchmesser des Rohres 8 ist wesentlich geringer als der Durchmesser des Rohrabschnittes 6. Das Rohr 8 ist an beiden Stirnenden offen. Das Ausgangsende des Rohres 8 ist vorzugsweise von dem Austrittsende des Rohrabschnittes 6 in geringem axialem Abstand angeordnet. Das Eingangsende des Rohres 8 sitzt reibungsschlüssig in einer zylindrischen Ausspa-

rung in dem Rohrabsatz 5b. Wahlweise kann es sich leicht in den Rohrabschnitt 5 erstrecken. Der Rohrabschnitt 5 hat an seinem Umfang eine Einkerbung 7. Eine größereAnzahl von radialen Kanälen 7a erstreckt sich von der Einkerbung 7 nach innen in den Rohrabschnitt 5 kommunizierend mit einem axialen Kanal 7 b in dem Rohrabschnitt 5.

Der Kanal 7 & kommuniziert seinerseits mit einer Bohrung des Reaktionsrohres 8. In dem Rohrabschnitt 5 und dem Rohrabschnitt 5 b sind eine größere Anzahl von durchgehenden Kanälen 10 gebildet, deren Achsen parallel zu der Achse des Rohrabschnittes 5 liegen. Die Kanäle 10 sind radial außerhalb des Rohres 8 angeordnet. Sie erstrecken sich von dem Innenraum des Rohransatzes 5a zu dem Innenraum des Rohrabschnittes 6.

Das Rohr 8 enthält vorzugsweise eine Katalysatorcharge 9 für eine flammenlose Verbrennung der in dem Rohr 8 sich befindenden Luft-Brennstoff-Mischung. Wahlweise kann die Charge 9 aus einer größeren Anzahl von kleinen Platinkörnern bestehen, wie in Fig. 3 dargestellt. Es können jedoch auch andere Katalysatoren verwendet werden. Ebenfalls kann der Innenaufbau des Rohres 8 zur Aufnahme des Katalysators in anderer Weise gestaltet werden.

Abwandlungen des Reaktionsrohres 8 sind in Fig. 1 dargestellt, die das Rohr in auseinandergezogener Ansicht mit einer Anzahl von Alternativmöglichkeiten der Chargen zeigt. Mit dem Bezugszeichen 9c ist eine perforierte Scheibe bezeichnet, die sich in das Rohr 8 einsetzen läßt und die an sämtlichen ihrer Oberflächen mit einem Katalysator beschichtet ist. Das Bezugszeichen 9b bezeichnet ein zum Einsatz in das Rohr8 geeignetes Drahtgewebe, dessen Gesamtoberfläche mit einem Katalysator beschichtet ist. Das Bezugszeichen 9a bezeichnet eine Masse 9a aus Stahlwolle oder einer anderen Metallwolle oder einem anderen fasrigenhitzebeständigen Material, das mit einem Katalysator imprägniert ist und in das Rohr 8 eingesetzt wird. Das Bezugszeichen 8 a bezeichnet eine größere Anzahl von konzentrischen Rohren, die mechanisch in koaxialer Anordnung gehalten werden. DieRohre sind mit einem Katalysator beschichtet und in das Rohr eingesetzt oder ersetzen das Rohr 8.

Die Wirkungsweise der Heizröhre ist folgende: Eine Luft-Brennstoff-Mischung tritt unter einem Druck über dem Atmosphärendruck in Richtung der Pfeile 12 in das Eintrittsende des Rohres 1 und in den Kanal 11 ein. Es ist offensichtlich, daß die Verteilung der Luft-Brennstoff-Mischung längs des Umfanges innerhalb des Kanals 11 ziemlich gleichmäßig sein wird, so daß das Innenrohr in axialer Fluchtung mit dem Außenrohr 1 gehalten wird. Die Luft-Brennstoff-Mischung fließt durch den Kanal 11 in Richtung der Pfeile 16. An jeder der Einsenkungen 7 tritt ein Teil der Luft-Brennstoff-Mischung in die zugeordneten Kanäle Ta in Richtung des Pfeiles 13 und fließt in den Kanal 8 (Pfeil 14). Die Luft-Brennstoff-Mischung fließt durch den Kanal 8 in Kontakt mit der Katalysatorcharge 9, so daß sie in eine im wesentlichen vollständige, flammenlose Verbrennung unter Freisetzung von Wärme eintritt. Die Abgase der Reaktion in dem Rohr 8 verlassen das Rohr 8 in Richtung der Pfeile 15, fließen durch den anschließenden Rohrabschnitt 2 in Richtung der Pfeile 17, durch den darauffolgenden Rohransatz 5 α in Richtung des Pfeiles 19 und durch das darauffolgende Rohr 6 in Richtung der Pfeile 19a.

Es ist also offensichtlich, daß die Abgabe jedes Reaktionsrohres 8 eine freie Durchflußstrecke durch das Innenrohr vorfinden und schließlich den Ausgangsrohrabschnitt 2 in Richtung der Pfeile 12a verlassen. Da auf der anderen Seite das Austrittsende des Kanals 11 durch den Stöpsel 3 verschlossen ist, ist sichergestellt, daß die Luft-Brennstoff-Mischung in sämtliche Reaktionsrohre 8 in ziemlich gleichen Mengen eintritt, solange der Innendruck aufrechterhalten wird.

Beispiel

Der Innendurchmesser des Rohres 8 betrug eiwa 1,016 mm. Die Teilchen der Katalysatorcharge 9 haben

ίο einen maximalen Durchmesser von etwa 0,6—0,7 mm. Der Außendurchmesser des Rohres 8 betrug etwa 22,225 mm. Die Differenz zwischen dem Außendurchmesser des Rohres 8 und dem Innendurchmesser des Rohres 6 betrug etwa 6,35 mm. Die Differenz zwischen dem Außendurchmesser des Rohres 6 und dem Innendurchmesser des Rohres 1 betrug etwa 6.35 mm. Der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Rohren 8 betrug etwa 76,2 bis 88,9 mm. Die Länge jedes Rohres 8 betrug etwa 22,225 mm.

Bei diesem Beispiel zeigte es sich, daß die Reaktionstemperaturen in den Reaktionsrohren 8 infolge der zentralen axialen Anordnung der Rohre 8 hoch lagen. Dies hatte eine größere Wirksamkeit bei der Umsetzung der Brennstoff-Luft-Mischung zur Folge. Es zeigte

sich, daß nach Einleitung der Reaktion die in den Kanal 11 eintretende Luft-Brennstoff-Mischung durch die Berührung mit den Metallrohrabschnitten 5 und 6 vorgewärmt wurde, bevor sie in die verschiedenen Reaktionsrohre 8 eintrat, wodurch das Reaktionsmaß weiterhin gesteigert wurde.

Es wird angenommen, daß die meiste von dem Heizrohr abgegebene Wärme auf die Wärmestrahlung von den Reaktionsrohren 8 zurückzuführen ist. Die abgestrahlte Wärme war bis zu einem beträchtlichen A!usmaß infolge der Wärmeleitung längs den Metallrdhrabschnitten 2, 5 und 6 und infolge der Gaskonvektionsströme in dem Kanal 11 über die Längen der Rohre

zwischen den Reaktionsrohren 8 zerstreut. :

Es zeigte sich, daß man verhältnismäßig einfach eine

stabil stehende Arbeitsweise des Heizrohres mit eilner ziemlich gleichmäßigen Außentemperatur des Rohres 1 von etwa 43° erhält. Bei sehr tiefen Außenlufttemperaturen, beispielsweise von minus 40°, erwies es sich als zweckmäßig, der Luft-Brennstoff-Mischung bei Beginn des Heizvorganges einen Wärmestoß zu geben. Wenn dann erst einmal eine der Röhren 8 mit der Umsetzung begonnen hat, zeigt es sich, daß die erzeugte Wärme die verbleibenden Rohre 8 zum aufeinanderfolgenden Einsatz der Reaktionen bringt. Wahlweise wurde die Luft während des gesamten Heizvorganges vorgewärmt.

Die Heizeinrichtung kann wahlweise nach dem Gegenströmungsprinzip betrieben werden, indem die Brennstoff-Gas-Mischung in den Kanal 11 am rechten Ende desselben in der Darstellung der Fig. 3 eingelleitet wird und dann von rechts nach links fließt. Der Stöpsel 3 wird dann an das andere Ende des Rohres umgewechselt. Dies erleichtert das Vorwärmen der Brennstoff-Gas-Mischung vor deren Eintritt in 'die Rohre 8.

In Fig. 5 stellt der Teil 73 ein vorzugsweise biegsames Rohr dar, das aus Metall, plastischem Material, Gummi oder irgendeinem anderen röhrenförmig verarbeiteten Material besteht und irgendeinen gewünächten Querschnitt, gleichgültig ob rund oder flach, oder irgendeine andere Form hat. Das Rohr 73 erstreckt sich über jede gewünschte Länge und ist mit einer Einlaßöffnung versehen, durch die die Luft-Brennstoffdampf-Mischung zugeführt wird, wie dies in Fi£. 5 schematisch bei 74 angedeutet ist. An bestimmten Ab-

7 8

schnitten ist das Rohr 73 durch allgemein mit 75 be- der Abgase zu einem bestimmten Punkt ein Austritt zeichnete, katalytische Heizelemente unterbrochen, die derselben überall in die Atmosphäre erwünscht ist.
aus Kupferringen 76 bestehen, welche an einer Seite an In Fig. 8 ist in Form eines Blockdiagramms eine das Rohr 73 angeschweißt sind und die an der anderen Betriebsweise für eine längere Reihe von katalytischen Seite zu einer Buchse77 ausgearbeitet sind. Die Buchse 5 Heizelementen gemäß der Erfindung erläutert. Der 77 hat ein Außengewinde, auf das ein Überwurfzylin- Teil 99 stellt eine von dem Motor 100 unter Steuerung der 78 aus Metall oder Keramik aufgeschraubt ist. Das eines elektrischen Zeitschalters 101 von an sich beInnengewinde der Buchse 77 ist auf ein Grundrohr 79 kannter Bauart angetriebene Luftpumpe dar. Die Gasaufgeschraubt, das ebenfalls aus Metall oder Keramik oder Brennstoffzulieferungsquelle ist schematisch bei besteht. Das Grundrohr 79 weist an seiner äußeren io 102 angedeutet. Die entsprechende Gas-Luft-Mischung Mantelfläche eine Katalysatorschicht 80 von an sich wird über die Leitung 103 den verschiedenen katalytibekanntem Aufbau auf, die, wenn sie in Berührung sehen Heizelementen 104,105,106 usw. der in Fig. 5, 6 mit einer geeigneten Luft-Brennstoffdampf-Mischung oder 7 dargestellten oder ähnlichen Bauweise gemäß kommt, diese zum Verbrennen bringt. der Erfindung zugeleitet. Der sowohl den Luftpumpen-

Die Luft-Brennstoff-Mischung wird von der Ein- 15 motor 100 als auch die Gaszuführung 102 steuernde

trittsöffnung74 durch das Innere des Kupferringes 77 Zeitschalter 101 ist so eingestellt, daß, wenn die Gas-

und des Grundrohres 79 durch radiale Einführungen zuführung 102 unterbrochen wird, der Luftmotor 100

81 über die Katalysatorschicht 80 an dem Grundrohr mit dem Arbeiten fortfährt, so daß die Pumpe 99 eine

79 zu den radial verlaufenden Ausgangsdurchlässen 82 bestimmte Zeitdauer, beispielsweise einige Minuten,

in dem vorzugsweise aus Kupfer bestehenden Über- 20 Luft durch das System treibt, um das Kanalsystem von

wurfzylinder78 geführt und von dort in an sich be- Restgasen zu reinigen, die Reaktionsfeuchtigkeit aus-

kannter Weise abgeleitet, beispielsweise indem zwi- zutreiben und die Elemente zu trocknen, so daß die

sehen dem Förderrohr 73, dem Ring 76 und dem Über- katalytischen Heizelemente ihre Wirksamkeit und ihre

wurfzylinder 78 auf der einen Seite und einem diese Einsatzbereitschaft für einen neuen Heizarbeitsgang

Elemente umgebenden Rohr 84 auf der anderen Seite 25 behalten,

ein ringförmiger Absaugraum 30 vorgesehen wird. Fig. 9 zeigt eine abgewandelte Form eines Heiz-

Der Hauptförderstrom der Luft-Brennstoff-Mi- elementes, bei dem der Zutritt des Brennstoffes zu der schung wird durch das Innere des Grundrohres 79 in Katalysatorschicht 107 und die Entfernung der Abgase Richtung des Pfeiles 85 zu den anderen katalytischen aus der Katalysatorschicht 107 durch mittels Druck-Heizelementen, wie allgemein durch das Bezugszeichen 30 betätigter Ventile, wie schematisch bei 108 und 109 75 angedeutet, zugeführt, so daß also sämtliche dieser angedeutet, gesteuert wird. Diese Ventile, die norma-Heizelemente in Parallelschaltung beschickt werden. lerweise durch Federdruck geschlossen gehalten wer-Die verschiedenen Heizelemente sind jedoch wärmelei- den, werden durch den Druck der Brennstoffdämpfe tungsmäßig in Serie angeordnet, so daß wenigstens ein betätigt und lassen diese nur in einer Richtung durch-Teil der von einem Heizelement erzeugten Hitze zu 35 strömen. Sie dienen zur Abtrennung des Katalysators dem nachfolgenden Heizelement übergeht, so daß eine von der Luft-Brennstoff dampf-Mischung in dem Kanal gleichförmige Hitzeverteilung erleichtert, die Inbe- im Falle der Außerbetriebsetzung und schützen ihn triebsetzung beschleunigt und die kontinuierliche gegen Verunreinigung von außen her.
Arbeitsweise der einzelnen Heizelemente sichergestellt Die in Fig. 10 dargestellte, abgewandelte Ausfühwird. 40 rungsform zeigt einige katalytische Heizelemente, die

Die Brennstoffbeschickung kann umgekehrt werden. bei 110 und 111 angeordnet sind und die durch röhren-

An Stelle einer Beschickung des Brennstoffes unter förmigeAbschnitte 112, 113 bzw. 114 miteinander ver-

Druck kann eine Saugförderung angewendet werden. bunden sind. Gemäß einer speziellen Ausführungsform

Der Hauptförderstrom liegt dann außen und der Ab- des Gegenstandes der Erfindung ist das erste Heiz-

saugstrom innen. 45 element 110 der Reihe mit einem Vorheizer oder Star-

Bei der in Fi,g. 6 dargestellten, abgewandelten Form ter 115 an sich bekannter Bauart beispielsweise mit besteht das biegsame Rohr 86 aus einem Stück mit einer elektrischen Heizspule versehen, um die Inbeeinem Innen- oder Grundrohr 87. Die katalytische triebsetzung des ersten Heizelementes 110 zu erleich-Schicht hat die Form eines festen keramischen EIe- tern. Ein derartiger Vorheizer 115 kann auch ein katamentes von zylindrischer oder muffenförmiger Gestalt. 50 lytischer Zünddraht bekannten Aufbaus sein, der aus wie schematisch bei 88 angedeutet. Der durch das einer mit einer Platinschwammschicht versehenen PIa-Grundrohr87 in Richtung des Pfeiles 89 hindurch- tinspirale besteht. Weiterhin ist am Austrittsende der tretende Luft-Brennstoff-Strom tritt durch die in der Reihe ein schematisch bei 116 angedeutetes, geruch-Mitte des Grundrohres87 angeordneten radialen öff- absorbierendes Medium, z.B. ein aus Holzkohle, Kienungen 90 in einen katalytisch wirksamen Zylinder 88. 55 selsäuregel oder Wasser bestehendes Filter, angcord-Nachdem er durch den Zylinder 88 und durch die an net. Bei der in Fig. 11 dargestellten, abgewandelten beiden Enden desselben vorgesehenen Kanäle 91 ge- Ausführungsform besteht wenigstens eines der Heizlaufen ist. tritt der Brennstoffstrom in die von dem elemente, vorzugsweise das erste, aus einem schema-Außenrohr92 gebildete Absaugekammer. tisch bei 117 angedeuteten Platindraht, der in an sich

Der katalytisch wirksame Zylinder 88 kann auch 60 bekannter Weise mit einer Platinschwammschicht ver-

ohne Abweichung von dem Erfindungsgedanken aus sehen ist und der an einem Ende mit einer schematisch

einer Reihe von Scheiben oder Ringen an Stelle einer bei 118 angedeuteten Katalysatorperle verbunden ist.

festen oder biegsamen Muffe bestehen. Wenn diese Anordnung an den Anfang der Reihe ein-

Gemäß der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform geschaltet wird, erlaubt sie eine schnellere Inbetrieb-

ist eine größere Anzahl von katalytischen Elementen 65 setzung der Reihe. Wenn sie am Ende der Reihe ange-

93 und 94, wie beispielsweise in Fig. 5 und 6 bei 75 ordnet wird, dient sie zur vollständigeren Verbrennung

und 88 dargestellt, durch röhrenförmige Abschnitte 95, der Abgase und damit zur Verminderung der Geruchs-

96 und 97 miteinander verbunden. Sie werden von bildung auf ein Minimum.

einem gemeinsamen Außenrohr98 umschlossen, das Die in Fig. 12 in Ansicht und in Fig. 13 im Quernatürlich entfallen kann, wenn an Stelle der Zuleitung 70 schnitt dargestellte Reihe stellt ein Beispiel für eine

unabhängige Versorgung einer Anzahl von in Längsrichtung angeordneten Heizelementen 119, 120 und 121 dar, die durch röhrenförmige Abschnitte 122, 123 und 124 miteinander verbunden sind.

Die Heizelemente 119, 120 und 121 werden in Parallelschaltung durch getrennte Zuführungsröhren oder Bohrungen beschickt, wie sie schematisch in denFig. 12 und 13 bei 125, 126 und 127 angedeutet sind. Die Zuführungsröhren sind in einem Außenrohr, das schematisch bei 128 angedeutet ist, angeordnet. Auf diese Weise können verschiedene Heizelemente unabhängig voneinander mit genau festgelegten Mengen beschickt werden.

Bei der in Fig. 14 dargestellten, abgewandelten Ausführungsform wird die die verschiedenen katalytischen Heizelemente versorgende und schematisch bei 129 und 130 angedeutete Versorgungsleitung mittels eines Dochtes 131 beschickt, der in den schematisch bei 132 angedeuteten Brennstoffbehälter eintaucht. Auf diese Weise wird die Brennstofförderung vereinfacht. Wenn ao um den Docht genügend Konvektionsraum vorgesehen wird, kann gegebenenfalls auf eine Pumpe verzichtet werden.

Gemäß Fig. 15 und 16 wird die Luft-Brennstoff-Mischung in ein Rohr 133 gefördert, das längsseits ein »5 befestigtes oder aus einem Stück mit demselben hergestelltes Tragrohr 134 trägt, welches eine Reihe von katalytischen Heizelementen 135, 136 und 137 der in Fig. 5, 6 oder 9 dargestellten oder einer anderen Gattung enthält. Die Heizelemente sind senkrecht zu der Achse der Reihe angeordnet. Die Dämpfe werden über die Heizelemente in ein weiteres Längsrohr 138 befördert, welches ebenfalls längs dem Tragrohr 134 angeordnet oder befestigt ist. Dieses Rohr kann gegebenenfalls entfallen, wenn ein Ausstoß der Abgase in die Atmosphäre erforderlich oder zulässig ist.

Claims (18)

Patentansprüche:

1. Katalytisches Heizsystem, dadurch gekennzeichnet, daß eine größere Anzahl von Heizelementen, die je eine Katalysatorschicht auf einer Trägerfläche enthalten, eine längere Reihe bilden, wobei ein Teil der von jedem Heizelement erzeugten Wärme auf die Katalysatorschicht des l>enachbarten Elementes übertragen wird, und daß die Reihe der Heizelemente wenigstens einen durchgehenden Kanal aufweist, aus dem ein in Anwesenheit des Katalysators exothertn reagierendes gasförmiges Medium über die Katalysatorschichten geleitet wird, wobei die Katalysatorschichten in Parallelschaltung in dem Strom des gasförmigen Mediums liegen.

2. Heizsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatorschicht in dem ersten Element der Reihe von außen her vorheizbar ist.

3. Heizsystem nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einige der Elemente eine röhrenförmige Gestalt aufweisen, daß die Katalysatorschicht an der Außenseite eines Grundrohres angeordnet ist, dessen Innenraum den Zutritt des reaktionsfähigen Mediums ermöglicht, und daß in dem Grundrohr wenigstens eine Eintrittsöffnung vorgesehen ist, die einen Durchfluß des Mediums über die Katalysatorschicht ermöglicht.

4. Heizsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundrohr von einem im Abstand von der Katalysatorschicht angeordneten Deckrohr umgeben ist, das wenigstens eine im Abstand von der Eintrittsöffnung in Durchfliißrichtung angeordnete Austrittsöffnung aufweist.

5. Heizsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein das Deckrohr umgebendes Außenrohr vorgesehen ist, das mit dem Deckrohr eine Abzugskammer bildet.

6. Heizsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnung (90) in dem die Katalysatorschicht tragenden Grundrohr (87) in der Mitte des Grundrohres (87) angeordnet ist und daß Abzugskanäle in dem Deckrohr im Sinne der Durchflußeinrichtung des Mediums vor und hinter der Eintrittsöffnung (90) im Abstand von dieser angeordnet sind.

7. Heizsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatorschicht in Form einer Überzugsschicht gehalten ist.

8. Heizsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatorschicht in Form eines selbständigen, festen Elementes gehalten ist, das von dem Grundelement getragen wird.

9. Heizsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatorschicht die Form eines festen Rohres aufweist.

10. Heizsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatorschicht aus einer größeren Anzahl von koaxialen Scheiben gebildet wird.

11. Heizsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der öffnungen der Heizelemente mit einem auf Druck ansprechenden Ventil (108, 109) versehen ist. '

12. Heizsystem nach Anspruch 1, dadurch !gekennzeichnet, daß eine mit einem Platinschwamm belegte Platinspirale (117) vorgesehen ist, die an ihrem Stirnende mit einer festen, den Draht auf die Reaktionseinsetztemperatur vorheizenden Katalysatortablette (118) versehen ist.

13. Heizsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine gemeinsame Förderleitung an Luftfördermittel und Brennstoffördermittel und in Parallelschaltung an die Heizelemente angeschlossen ist und daß zeitgesteuerte Mittel (101) vorgesehen sind, die die Luftförderung ein bestimmtes Zeitintervall nach Absperrung der Brennstoffzuführung aufrechterhalten.

14. Heizsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem einen Ende der Abzugskammer geruchabsorbierende Mittel vorgesehen sind.

15. Heizsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Restgase durch zusätzliche Heizmittel verbrannt werden.

16. Heizsystem nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß für jedes der Heizelemente eine getrennte Förderleitung (125, 126, 127) vorgesehen ist.

17. Heizsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Förderleitung in Form eines Dochtes vorgesehen ist.

18. Heizsystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Dochtes (131) veränderbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

©909 650/15 11.59