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Von transportablen Kleinwärmeerzeugern, insbesondere Kleinkochern,
die auf Reisen oder für Gebrauch im Freien Verwendung finden, wird erwartet, daß
sie einerseits möglichst wenig Platz im Reisegepäck beanspruchen und andererseits
in jeglicher Lage transportierbar sind, ohne daß der im Gerät enthaltene Brennstoff
auf Grund von äußeren mechanischen Einwirkungen austreten und die übrigen auf der
Reise benötigten Gegenstände beschädigen und unbrauchbar machen kann. Um diese Forderung
zu erfüllen, ist man dazu übergegangen, die Brennstoffbehälter der Geräte mit einem
Saugkörper auszufüllen, der den Brennstoff völlig in seine Kapillaren aufsaugt und
bei Bedarf wieder abgibt.
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Die Erfindung betrifft einen derartigen transportablen Kleinwärmeerzeuger,
insbesondere Kleinkocher, für Betrieb mit leicht flüchtigem flüssigen Brennstoff,
z. B. Spiritus, mit einem Gehäuse, dessen Innenraum mit einem Körper aus brennstoffaufsaugendem,
porösem, hitzebeständigem Material erfüllt ist und von einem aufrechten Kanal durchsetzt
ist, der oben die Brennöffnung und unten eine von einem handverstellbaren Absperrorgan
beherrschte Öffnung für den Verbrennungsluftdurchtritt aufweist, wobei bestimmte
Flächen des Saugkörpers so freigelegt sind, daß sie unmittelbar von der Verbrennungsluft
bestrichen sind und damit die Bildung eines Brennstoff-Luftgemisches ermöglichen.
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Bei den bekannten Geräten dieser Art ist das untere Ende des durch
den Saugkörper hindurch führenden Kanals durch ein Drahtsieb von dem unten herangeführten
Luftzuführungskanal getrennt. Der Saugkörper ist allseitig dicht gegen die Atmosphäre
abgeschlossen und nur auf der Unterseite des Tankes gegen den Luftzuführungskanal
geöffnet. Die freigelegten, unmittelbar von der Verbrennungsluft bestrichenen Flächen
befinden sich somit an der Unterseite des Saugkörpers; demgemäß erfolgt die Verdampfung
des flüssigen Brennstoffes ausschließlich an der Unterseite des Saugkörpers, weil
hier die vorbeistreichende Luft den Brennstoff aufnehmen und durch das Tragsieb
in den Kanal und damit der Brennöffnung zuleiten kann. Der Kanal ist dabei so ausgestaltet,
daß eine weitere Zuführung von Brennstoff durch seine Begrenzungswand nicht stattfinden
kann. Die Begrenzungswand ist nämlich für den dampfförmigen Brennstoff undurchlässig
gemacht. Diese Undurchlässigkeit wird dadurch erreicht, daß entweder auf den Saugkörper
eine Zementschicht aufgetragen wird oder der Saugkörper durch eine sogenannte Feuerhärtung,
die zur Erzielung einer undurchlässigen Schicht durch Ausbrennen dieses Kanals mit
einer intensiven Flamme erfolgt, behandelt wird. Die Durchführung dieser Flammenhärtung
kann auch während des Betriebs des Gerätes selbständig erfolgen, da sich durch die
Verbrennung des Brennstoff-Luftgemisches im Laufe der Zeit die Poren des Saugkörpers
durch Ablagerung von Verbrennungsrückständen verschließen.
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Um zu verhindern, daß durch einen von oben nach unten gerichteten
Luftstrom die in dem Kanal brennende Flamme in das Innere des Brenners und damit
unter die offene Verdampfungsfläche des Saugkörpers zurückschlägt, was eine erhöhte
Explosionsgefahr bedeutete, ist das bereits erwähnte an der Unterseite des Kanals
angeordnete Drahtsieb unerläßlich. Unter besonders ungünstigen Bedingungen kann
jedoch selbst dieses Metallsieb eine Verbrennung in dem als Mischraum ausgebildeten
Verbrennungsluftzuführungskanals nicht ausschließen. Davon abgesehen wird der Verbrennungsluftstrom
durch das Metallsieb in seiner Strömungsintensität gedrosselt und damit die Flammenbildung
auf der Oberseite des Kanals stark vermindert, unter Umständen unterbunden. Auf
Grund dieser Ausgestaltung des bekannten Kochers ist das vordem Rückschlagsieb im
Luftzuführungskanal angeordnete Absperrorgan entsprechend aufwendig auszubilden,
um die genannten schädlichen Einflüsse nicht noch zu verstärken. All diese aufwendigen
Maßnahmen sind in erster Linie darauf zurückzuführen, daß die Verdampfung des Brennstoffes
und damit seine Aufbereitung mit Verbrennungsluft und die Verbrennung des Gemisches
an voneinander getrennten Stellen des Verbrennungsgerätes erfolgen.
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Es war daher die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, einen für
den eingangs genannten Zweck geeigneten Kleinwärmeerzeuger zu schaffen, der ohne
ein Rückschlagsieb auskommt und damit die aufgezeigten Mängel und Unzuträglichkeiten
der bekannten Geräte der eingangs genannten Art vermeidet. Diese Aufgabe wird gemäß
der Erfindung dadurch gelöst, daß die Begrenzungswände des Kanals ausschließlich
durch den Saugkörper gebildet sind und daß ausschließlich die Begrenzungswände des
Kanals die von der Verbrennungsluft unmittelbar bestrichenen Flächen des Saugkörpers
darstellen, so daß die Bildung des Brennstoff-Luftgemisches in dem Kanal erfolgt.
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Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung kann die von unten über
einen Luftzuführungskanal herangebrachte Verbrennungsluft unmittelbar an dem Saugkörper
vorbeistreichen und den in dem Saugkörper gespeicherten Brennstoff aufnehmen und
ein Gasluftgemisch bilden, das sofort innerhalb des Kanals verbrennt. Ein Rückschlagsieb
kann auf diese Weise entfallen, da die durch einen Windstoß zurückgeschlagene Flamme
ausschließlich in den neutralen Luftzuführungskanal gedrückt wird und hier keine
weitere Brennstoffzufuhr erhält, so daß die unterhalb des Brennstofftanks befindliche
Flamme sofort erlöschen wird und somit keine Möglichkeit für eine unzulässige Erhitzung
irgendeines Teils des Brenners gegeben ist. Die Bildung einer undurchlässigen Schicht
rund um die Begrenzungswände des Kanals auf Grund der im Kanal erfolgenden Verbrennung
ist nicht zu befürchten, da die gesamte zur Verbrennung gelangende Brennstoffmenge
durch die Kanalwand selbst zugeführt wird, die den Verbrennungsraum umgibt. Hierbei
wird durch die Verdampfung des Brennstoffes, die durch geeignete Wahl der Porosität
des Saugkörpers ohne weiteres beherrschbar ist, die Kanalwand auf einer so geringen
Temperatur gehalten, daß eine Beschädigung dieser Wand durch die hohen Verbrennungstemperaturen
nicht erfolgen kann. Durch eine geeignete Porosität des Saugkörpers wird also eine
ausreichende Verdampfungskühlung der den Kanal umgebenden Wände erzielt.
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Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen läßt sich auch das Absperrorgan
mit weniger Aufwand ausbilden, da es nunmehr den gegenüber der gesamten Bodenfläche
des Saugkörpers relativ kleinen lichten Querschnitt des Kanals zu beherrschen hat.
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Der Saugkörper besteht aus Mineralwolle und ist in einem Tank angeordnet,
der als auswechselbare
Patrone ausgebildet ist. In den Saugkörper
sind dabei eine oder mehrere Schichten aus einem Saugmaterial eingebettet, das feinere
Kapillaren als der übrige Saugkörper aufweist und eine Konzentration des Brennstoffes
in den erwähnten Schichten bewirkt. Auf diese Weise kann der in dem übrigen Saugkörper
befindliche Brennstoff an vorbestimmten Stellen angesammelt und konzentriert sowie
ähnlich einer Saugpumpe an die Verdunstungsfläche herangeführt werden. Auf diese
Weise ist gewährleistet, daß auch der an den entlegenen Stellendes übrigen Saugkörpers
befindliche Brennstoff in jedem Fall zur Verdunstungsfläche des Kanals gelangt.
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In den mit Zwischenschichten ausgebildeten Saugkörper ist ein Zuführrohr
zum Nachfüllen von Brennstoff eingebettet, welches sich von der Lufteinsaugseite
des Kanals in einem spitzen Winkel zur Kanalachse radial in die Saugkörper hinein
erstreckt und in geringem Abstand von der Patronenwand endet. Zum Auffüllen muß
der Kocher gelöscht werden, worauf der als Patrone ausgebildete Tank entfernt und
auf den Kopf gestellt wird. In das nun nach dem Umdrehen der Patrone nach oben geöffnete
Zuführungsrohr kann nun ein Trichter eingesetzt werden, über den das Füllen der
Patrone erfolgt. Durch diese besondere Ausgestaltung ist es für eine Bedienungsperson
vollkommen unmöglich, den Kocher bei brennender Flamme mit Brennstoff aufzufüllen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird unmittelbar entlang der
genannten Patronenwand ein Metalldrahtnetz mit groben Kanälen angeordnet. Dieses
Drahtnetz dient zur Verteilung des vom Zuführrohr angelieferten Brennstoffes sowie
zur Auslüftung der Saugkörper. Durch dieses wie eine Verteilerplatte wirkende Metalldrahtnetz
wird für eine rasche und gleichmäßige Verteilung des eingefüllten Brennstoffes gesorgt.
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Die Brennöffnung des Kanals der Patrone weist einen nach innen umgebogenen
Kragen auf, der so gestellt ist, daß er während des Nachfüllvorganges den Brennstoff
am Austreten hindert.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Kanal der Patrone
mit einem am Boden und der Rückwand verlaufenden Zuführungskanal für die Verbrennungsluft
verbunden. Besonders günstig hat es sich dabei erwiesen, :daß der Zuführungskanal
mit einem düsenartig ausgebildeten Stutzen in den Kanal übergeht.
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Zur sinngemäßen und zweckmäßigen Abrundung des Erfindungsgegenstandes
ist das an der Rückwand des Gerätgehäuses verlaufende Kanalstück .durch einen Kanal
verlängert, der in seinem Endbereich mindestens eine Öffnung in einer seiner Seitenwände
aufweist. Darüber hinaus hat es sich als günstig herausgestellt, daß bei Ausstattung
des Gerätgehäuses mit drei aufklappbaren Windschutzblechen, von denen zwei je an
den Seitenwänden und eines an der Rückwand des Gerätgehäuses angelenkt sind, das
zuletzt genannte Windschutzblech den Verlängerungskanal trägt.
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Der Brennkanal ist durch ein lösbares Flammenrohrstück an der Flammenaustrittsseite
verlängt. Um den Kleinwärmeerzeuger mit einer ausreichenden Menge an Sekundärluft
zu speisen, wurde er so ausgebildet, daß bei Ausstattung des Gerätgehäuses mit einer
ebenen Deckplatte diese mit einer Öffnung versehen ist, die einen nach außen ragenden
Kragen aufweist und das Flammenrohrstück in Abständen umgibt, wobei dieser durch
Öffnungen mit der Umgebungsluft in Verbindung steht.
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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird an Hand der
Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt F i g. 1 eine perspektivische
Darstellung eines erfindungsgemäßen Kleinwärmeerzeugers, F i g. 2 einen Vertikalschnitt
durch den Kleinwärmeerzeuger, Fig. 3 den in den Kleinwärmeerzeuger eingesetzten
und als auswechselbare Patrone ausgebildeten Brennstofftank in seiner Nachfüllstellung.
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In einem Gerätgehäuse 21 ist eine leicht entnehmbare Patrone
10 eingesetzt, welche die Form einer flachen, kreisrunden Dose aus dünnem
Metallblech hat. Die Patrone 10 dient als Brennstofftank. Im Boden der Patrone
10 ist konzentrisch um den Mittelpunkt ein Loch 11 mit nach innen gerichtetem rohrstutzenförmigem
Kragen 12 und im Deckel ein entsprechendes Loch 13 mit einem ebenfalls nach
innen umgebogenen Kragen 14 vorgesehen. Die Patrone ist mit einem Vlies aus
hitzebeständigem Material gefüllt, welches den flüssigen Brennstoff absorbieren
kann. Die Absorptionsmasse besteht aus zwei aufeinanderliegenden, kreisrunden, scheibenförmigen
Saugkörpern 15 aus Mineralwolle, z. B. Diabaswolle, von denen jeder mit einem konzentrisch
um den Mittelpunkt angeordneten Loch versehen ist. Die beiden Löcher in den Saugkörpern
bilden einen die Absorptionsmasse senkrecht durchsetzenden Kanal 16. Der Durchmesser
dieses Kanals ist etwas größer als der Durchmesser der in der Patrone angeordneten
Löcher. Zwischen den beiden Saugkörpern 15 aus Mineralwolle ist ein weiterer dünner
scheibenförmiger Saugkörper 17 aus Mineraldaune eingelegt. Dieser Saugkörper
17 weist feinere Kapillaren auf als die Saugkörper 15 und bildet daher eine
Art Docht, der aus der umgebenden, grobporigen Absorptionsmasse Brennstoff ansaugt.
Unmittelbar unter der oberen Patronenwand liegt ein Drahtnetz 18 aus Metall,
das eine Vielzahl von verhältnismäßig groben Verteilungskanälen aufweist. Von der
Verbrennungslufteintrittsseite des vertikalen Kanals 16 erstreckt sich in einem
spitzen Winkel zur Kanalachse ein Brennstoffzuführrohr 19 schräg nach oben
in die Nähe des Drahtnetzes 18. Dieses Zuführrohr hat die Aufgabe, die Nachfüllung
von Brennstoff in den Behälter zu erleichtern, wie nachstehend erörtert werden wird.
In das Durchgangsloch 13 der oberen Patronenwand ist ein lösbares Flammenrohrstück
20 eingesteckt.
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Das Gerätgehäuse 21 weist eine durch Scharniere 22 hochklappbare
Deckplatte 23 auf, in der eine Öffnung 24 mit einem nach außen ragenden Kragen
vorgesehen ist. Durch die Öffnung 24 ragt das Flammenrohrstück 20 um ein kleines
Stück hervor. Der Durchmesser der Öffnung 24 ist so groß bemessen, daß ein
weiter Luftringspalt 25 das Rohrstück 20 umgibt. Auf dem Boden des Gerätgehäuses
21 erstreckt sich ein im Querschnitt rechteckiger Luftkanal 26,
der
an seiner Oberseite ein kreisrundes Loch mit einem nach oben umgebogenen, rohrstutzenartigen
und düsenförmig ausgebildeten Kragen 27 aufweist. Auf den Kragen 27 ist die
Patrone 10 mit ihrem Kragen 12 aufgesteckt. Zum Regulieren der Luftzufuhr
zum Kanal 16 ist ein Absperrorgan 28 vorgesehen, der am Ende eines
um eine Achse 30 schwenkbaren Armes 29 sitzt, der an seinem aus dem Gerätgehäuse
21 vorstehenden Ende einen Fingergriff 31 trägt.
Der
Luftzuführungskanal26 geht an der Rückwand des Gerätgehäuses 21 in ein senkrecht
nach oben verlaufendes Kanalstück 32 über; welches seinerseits durch einen vertikalen
Kanal 33 verlängert ist. Der Verlängerungskanal 33 wird von einem an der
Rückwand des Gerätgehäuses angelenkten Windschutzblech 34 getragen, das über Scharniere
35 mit dem Gerätgehäuse verbunden ist und auf die Deckplatte 23 herabgeklappt werden
kann, wenn der Kocher nicht verwendet werden soll. An den Seitenwänden sind herabklappbare,
seitliche Windschutzbleche 36 und 37 angeordnet. Der Verlängerungskanal 33 ist oben
geschlossen, hat aber in seiner Vorderseite in der Nähe seines oberen Endes eine
Lufteinlaßöffnung 38 und in seiner Rückseite eine etwas tiefer angeordnete Lufteinlaßöffnung
39. Ein im Inneren des Verlängerungskanals 33 schräg eingesetztes Blech 40, das
kurz vor den beiden seitlichen Begrenzungswänden des Kanals endet, verhindert, daß
die durch den Kanal 33 strömende Luft durch die eine Öffnung einfallen und
durch die andere ausfallen kann.
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Der erfindungsgemäße Kleinwärmeerzeuger wird ganz einfach dadurch
angezündet, daß man von oben her ein brennendes Zündholz in den vertikalen Kanal
16 hineinsteckt und es zur Berührung mit den mit Brennstoff angefeuchteten Kanalwandungen
bringt. Auf Grund der Schornsteinwirkung wird Verbrennungsluft durch den Kanal 33,
32, 26 und am Schieber 28 vorbei in den Kanal 16 angesaugt, wo eine unvollständige
Verbrennung stattfindet. Es entsteht eine Flamme, die durch die Öffnung des Flammenrohrstückes
20 emporsteigt. Außerhalb dieser öffnung wird die Verbrennung mittels Sekundärluft
vervollständigt, die teils durch den Luftringspalt 25 aus dem durch Öffnungen
41 mit der Außenluft in Verbindung stehenden Innenraum des Gerätgehäuses
21 nach oben strömt, teils an die Flamme unmittelbar aus der Umgebung heranströmt.
Die Intensität der Verbrennung kann mit Hilfe des Schiebers 28 geregelt werden.
Wenn die Flamme rückwärts in den Kanal 16 hineingedrückt werden sollte, z. B. unter
der Einwirkung eines abwärts gerichteten Windstoßes, dann wird die Flamme durch
den Lufteinlaßkanal26, 32, 33 bis an einen hoch über dem Boden des Gerätgehäuses
gelegenen Punkt geleitet, wodurch die Gefahr einer übermäßigen Erhitzung des Bodens
beseitigt ist.
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Bei windigem Wetter besteht die Gefahr, daß die Flamme ausgelöscht
wird. Auf Grund der Einwirkung des Windes entsteht im Luftzuführungskanal ein Überdruck,
der eine Erhöhung der Luftgeschwindigkeit durch den Kanal hervorruft, wodurch sich
die Flamme mit größerer Kraft gegen den Boden des auf dem Gerät aufgesetzten Kochgeschirrs
richtet. Die zugeführte Luftmenge wird also selbsttätig je nach Bedarf geregelt.
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Bei Fehlen des herabklappbaren Verlängerungskanals 33 können selbstverständlich
windfangende Lufteinlässe unmittelbar am Kanalstück 32 vorgesehen werden.
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Für den Fall, daß der Spiritus oder ein anderer verwendeter flüssiger
Brennstoff Verunreinigungen wie Denaturierungsmittel enthalten sollte, welche das
Bestreben haben, sich an der Oberfläche des Brennerkanals anzusammeln und dort allmählich
eine undurchlässige Oberflächenschicht zu bilden, kann eine derartige Schicht leicht
dadurch entfernt werden, daß man das Gerät so lange brennen läßt, bis der gesamte
absorbierte Brennstoff vollständig verbraucht ist. Die aus Diabas- oder anderer
Mineralwolle bestehende absorbierende Füllung kann ohne weiteres die dabei entstehenden
hohen Temperaturen an der Kanaloberfläche vertragen.
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Wenn die Patrone 10 mit Brennstoff nachgefüllt werden soll,
nimmt man sie aus dem Gerätgehäuse 21 heraus und dreht sie um, so daß ein Trichter
42 in das kurze Brennstoffzuführrohr 19 eingesteckt werden kann. Der durch den Trichter
42 eingeführte Brennstoff fließt zum Drahtnetz 18 herab, das durch seine Maschen
und Verteilungskanäle den Brennstoff über eine große Fläche verteilt, wodurch der
Brennstoff von der umgebenden Mineralwollenfüllung 15 rasch aufgesaugt werden kann.
Durch geeignete Bemessung des Rohres des Nachfülltrichters 42 kann sichergestellt
werden, daß das Nachfüllen des Brennstoffes nicht schneller erfolgen kann, als dies
der Aufnahmefähigkeit der Absorptionsmasse entspricht. Auf diese Weise kann sich
die Absorptionsmasse nicht mit Brennstoff übersättigen, weshalb der Kleinwärmeerzeuger
in keiner Lage leckt.
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Der Grad der Zusammensetzung der aus Mineralwolle bestehenden Saugkörper
wird so gewählt, daß eine zweckmäßige Sättigung erreicht wird. In dieser Weise kann
erreicht werden, daß die Absorptionsmasse den flüssigen Brennstoff auch dann halten
kann, wenn der Behälter undicht ist oder auf der Seite liegend aufbewahrt wird.
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Das Löschen des Kleinwärmeerzeugers erfolgt dadurch, daß eine nicht
dargestellte Kappe auf die Öffnung des Flammenrohrstücks 20 aufgesetzt wird. Ein
von Brennstoffgasen herrührendes Kondensat, das gegebenenfalls im Zusammenhang mit
dem Löschen der Flamme entsteht, wird von einer Scheibe 43 aus Asbest od. dgl. aufgesaugt,
die auf dem Boden des Lufteinlaßkanals 26 eingelegt ist.
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Die Patrone 10 muß nicht in der Form einer kreisrunden Dose ausgestaltet
sein, sondern kann beispielsweise auch eine quadratische oder rechteckige Form besitzen.
Auf einen besonderen Kanal für die Zufuhr von Primärluft zum Brennerkanal kann zuweilen
verzichtet werden.