-
vorrichtung zur Messung des Verbrennungswärme oder Heiz-
wärme von flüssigen Brennstoffen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zur Messung des oberen Heizwertes von Brennstoffen, bei der ein bekanntes Kalorimeter
Verwendung findet1 in dem die Wärme des in einem Brenner verbrennenden Brennstoffe
an ein das Kalorimeter in ständigen Strom durchfließendes Medium abgegeben wird.
-
Das Arbeit@prinzip einer solohen Vorrichtung besteht darin, daß eine
gewichtsmäßig genau bestimmte Menge des su messenden Brennstoffs in einem diesen
vergassenden Brenner verbrannt wird. Der Brenner ist in einem Kalorimeter angeordnet,
das als Wärmeaustauscher ausgebildet ist und in ein ständigen Strom von Wasser durchflossen
wird. Eg wird die während des Meßvorganges durch das Kalorimeter fließende Wassermenge
gewichtsmäßig bestimmt und die Temeraturdifferenz des Kalorimeters, d. h. die Differenz
zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Wärmeaustauschers, festgestellt. us diesen
drei Werten, Gewicht des Brennstoffs, Gewicht des durch
das Kalorimeters
fließenden Wassers und Kalorimeter-Temperaturdifferenz, läßt sich der obene Heizwert
errechnen. Abgesehen von der genauen ermittlung dieser Meßwerte ist eine zwingende
Voraussetzung rar eine einwandfreie Messung, daß der Brenner während des Meßvorganges,
also während des Verbrennens des abgemessenen Brennstoffs, sich genau sentrisoh
in dea Kalorimeter befindet, da eine einseitige Beaufzchlagung des Kalorimeters
durch die Brerulfläche zwangsläufig In Verfälschungen der Meßwerte führt.
-
Vor Beginn der eigentlichen Messung muß das Kalorimeter in den Beharrungszustand
gebgacht werden, wozu das Kalorimeter solange durch den Brenner beheigt werden nuß,
bis sich am Ausgang des Kalorimeters eine konstante Wassertemperatur eingestellt
hat. Ist dieser Beharrungszustand erreicht, kann der eigentliche Meßvorgang beginnen.
-
Eine bekannte nach dies ei Prenzip arbeitende Vorrichtung ist der
zogenannte Hand-Kalorimeter nach Prof. Junkers.
-
Bei dieser bekannten Vorrichtung wird der den Brennstoff aufnehmende
Behälter an dem einen in einer Waage aufgehängt, am anderen Arm der Waage befindet
sich ein Gewicht, das des Gewicht des Brennstoffbehälters entspricht, so daß der
Waagebalken auf Null einspielt. Von dem Brennstoffbehälter geht eine nach ob abgebogene
Leitung aus, au deren Oberseite ein Vergasungsbrenner befestigt ist. Zur Erreichung
des Beharrungszustandes ist es notwendig, den Brennstoffbehälter so weit mit Brennstoff
su füllen, daß der
den Brennstoffbehälter tragende Arm der Waage
nach unten sinkt. Bei Entzündung des Brenners spielt der Zeiger der Waage wieder
auf Null ein, wenn Gleichgewicht zwischen des Behälter und des Gewicht erzielt ist,
Nun wird der Brennstoffbehälter zusätzlich sit eines Gewicht belastet, das dom zu
messenden Brennstoffteil entspricht. Der den Behälter tragende Arm sinkt nach unten.
Jetzt beginnt der eigentliche Meßvorgang, der beendet ist, wenn der Balken der Waage
wieder gut Null einspielt. Die während des Meßvorganges den Kalerimeter durchströmende
Flüssigkeit und die Temperaturdifferenz am Kalorimeter werden in bekannter Weise
be-@timmt. Diese bekannte Meßvorrichung weist einen wesentlichen Nachteil insofern
auf, als während des Meßvorganges die zentrische Anrodnung des Brenners is Kalorimeter
nicht erhalten bleibt. Zu Beginn des Meßvorgangs, d. h. bei Gleichgewicht der Waqe,
kam der Brenner unter Zuhilfenahme besonderer Mittel zwar von Hand zentrisch eingestellt
werden.
-
Wenn der Waagebalken aber nach unten sinkt, verschebt sich der Brenner
einmal in axialer Richtung des Kalerimeters, gleichzeitig aber auch ia seitlicher
Richtung. Die genaue zentrische Lage des Brenners wird erst wieder hergestellt,
wenn der Zeiger der Waage auf Null einspielt. Durch diese sich während des Meßvorganges
verändernde Lageddes Brenners im Kalorimeter ist keine Gewähr für die Ermittlung
genauer Meßwerte gegeben, da durch eine einzeitige Beaufschlagung des Kalerimeters
Verfälschungen der gemmssenen Werte auftreten. - Bin weiterer Nachteil ist darin
zu sehen,
daß der Wägevorgang einer bestimmten Flüssigkeitsmenge
während des Brennvorganges, d. h. während der Messung selbst, durchgeführt werden
nuß, wobei einmal ein zusätsliches Gewicht auf die Waage gegeben werden und zum
anderen beobachtet werden muß, wann die Waage nach Verbrennung der dem gesetzten
Gewicht entsprechenden Flüssigkeitsmenge auf den Null-Wert einspielt.
-
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine nach dem vorerwähnten
Prinzip arbeitende Vorrichtung zu schaffen, bei der die vorstehenden Nachteile vernieten
sind.
-
Die Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der
Brenner zentrisch im Kalorimeter feststellbar ist und daß die Bestimmung des Gewichtes
der zu verbrennenden Flüssigkeit durch einen mit einem unter Überdruck stehenden
Brennstoffbehälter kommunizierend verbindbaren, auf den jeweiligen Brennstoff iohbaren
Meßzylinder erfolgt. Durch den erfindungsgemäß zentrisch im Kalorimoter. feststellbaren
Brenner wird erreicht, daß während des gesamten Meßvorganges die eingestellte zentrische
Lag. aufrechterhalten wird, so daß keine durch eine einseitige Beaufschlagung des
Kalorimeters durch den Brenner sich ergebende Meßwertverfälschung auftreten kann.
Durch den erfindungsgemäß angeordneten Meßzylinder ist es möglich, vor Beginn der
Messung die zu messende Brennstoffmenge gewichtsmäßig zu bestimmen durch
Entleerung
des Meßzylinders und Wägung dieser Flüssigkeitsmeine, wobei durch Wi@erauffüllung
des Meßzylinders eine wägung während des eigentlichen Meßvorganges überflüssig ist.
-
Ein weiteres merkmal der erfindung besteht darin, daß der Meßzylinder
mit seiner Unterseite über ein Drei-Wege-Ventil mit der vom Brennstoffbehälter zum
Brenner führendenn Le@tung und mit seiner Gberseite über eine Verbindungsleitung
mit dem u'berdruckraum des Brennstoffbehälters verbunden ist.
-
Durch das in der Brennstoffleitung liegende Drei-Wege-Ventil und durch
die obere Verbindungsleitung des Meßzylinders zum Brennsteffbehälter lassen sich
zum Zwecke der Füllung des keßzyltnders Brennatofibehälter und Meßzylinder allein
in kommunizierende Verbindung bringen, wobei gleichzeitig der in dem Uberdruckraum
des Brennstoffbehälters herrschende Jberdruck sich durch die obere Verbindungsleitung
auch auf den Meßzylinder auswirkt. Durch eine Verstellang des Ventils wird die Brennstoffleitung
unter Abschluß des Meßzylinders unmittelbar mit dem Brenner verbunden zum Zwecke
der Speisung des Brenners unmittelbar aus dem Brennstoffbehälter, um den Beharrungszustand
des Kalorimeters zu erreichen. In einer anderen Stellung des Dre@-Wege-Ventils ist
der Meßzylinder unmittelbar an die Brennstoffleitung unter Abschluß des Brennstoffbehälters
angeschlossen. In dieser Stellung wird die messung durch Entleerung des Meßzylinders
vorgenommen.
-
Ein weiteres ßenazeichen der Erfindung besteht darin,
daß
der Meßzylinder einen der Eichung dienenden, nit einem Absperrventil ausgestatteten
Abfluß besitzt. Dieser zusätzliehe abfluß dient zur eichung des Meßzylinders auf
den jeweiligen zu messenden Brennstoff. Der gefüllte Meßzylinder wird entleert,
die Menge wird gewogen, womit die gewichtsmäßige Bestimmung des zu messenden Brennstoffe
vor dem Meßvorgang vorgenommen ist.
-
Jär die Erfindung ist weiter von Bedeutung, daß der Meßzylinder aus
durchsichtigen Material besteht, auf seiner Außenfläche mit einer oberen Füllmarke
und wenigstens zwei in abständen unterhalb dimer Füllmarke liegenden Meßmarken versehen
ist und eine luftdicht abschließbare Kappe besitzt.
-
Die auf dem Meßzylinder angeordneten Marken werden während der Messung
becbachtet, und die Messung beginnt, wenn der Flüssigkeitszpiegel ii Meßzylinder
die obere Meßmarke erreicht, und ist beendet, wenn er die untere Meßmarke erreicht.
Dz diese zwischen den beiden Meßmarken befindliche Flüssigkeitsmä@le durch vorheriges
Ablassen gewichtsmäßig bestimmt worden ist, ist während des Meßvorganges lediglich
die Beobachtung der beiden Meßmarken erforderlich, was ohne Schwirigkeit Möglich
ist.
-
Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß
der Brenner in einen ein Absperrorgan für dio Zuflußleitung aufweisenden, zentrisch
zum Kalorimeter feststellbaren Fuß aufgenommen ist. Durch diese Ausbildung
des
Brenners mit dem feststellbaren Brennerfuß wird eine konstante zentrische Ausrichtung
des Brenners zum Kaloriroter gewährleistet.
-
Schließlich ist noch von Bedeutung, daß der Brennstoffbehälter in
bekannter Weise nit einer in den Überdruckraum mündenden Luftpumpe vergehen ist
und eine ein Überdruck-Ventil aufweisende Verschlußkappe besitzt.
-
Die Arbeitzweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird anhand der
beiliegenden schematischen Abbildung beschrieben.
-
Die abbildung zeigt in schematischer Darstellung den Brennstoffbehälter,
den Meßzylinder und den Brenner. Das Kalorimeter, das an sich bekannt ist, ist in
der Abbildung nicht dargestellt. Der Brennstoffbehälter 1 ist mit einer Luttpumpe
2 versehen, die in don Überdruckraum mündet, so daß die Flüssigkeit in Brennstoffbehälter
1 zum Zwecke der Pbrderung des Brennstoffes zus Brenner unter Jberdruck gesetzt
werden kann. Der Brennstoffb@hälter 1 ist durch einen nit einem Rückschlagventil
versehenen Einfüllstutzen 3 verschließbar. Der Meßzylinder 4 ist mit seiner Unterseite
über das Dreiwege-Ventil 5 an die vom Brennztoffbehälter 1 zum Brenner 6 führende
Leitung 14 angeschlossen. Die Oberzeite des Meßzylinders steht über die Leitung
15 mit des Überdruckraum des Brennstoffbehälters in Verbindung, so daß auch der
in dem Meßzylinder 4 aufgenommene Brennstoff unter
der Wirkung des
durch die Luftpumpe 2 erzeugten Überdruckes steht.
-
Das Ventil 5 ist in dr.i Stellungen einstellbar. In dEr Stellung I
ist der Brennstoffbehälter 1 über die Leitung 14 ummittelbar mit der Unterseite
des Meßzylinders 4 verbunden, während die weiterführende Le@tung sum Brenner abgesperrt
ist. In der Stellung Ii ist die Leitung 14 unmittelbar unter Abschluß des Meßzylinders
4 mit dem Brenner 6 verbunden.
-
In der Stellung III schließlich ist der Meßzylinder 4 unter Abschluß
des Brennstoffbehälters 1 unmittelbar itt dem Brenner 6 verbunden. Der Meßzylinder
4 besitzt ein itt einem Absperrventil 11 ausgestatteten Abfluß, der der Eichung
des Zylinders auf den jeweils su messenden Brennstoff dient. Der Brenner besteht
aus einer »ilse 16, die in dem Brennerkopf 8 liegt; unterhalb des Brennerkopfes
@ befindet sich die Anheizschale 13, die vor Inbetriebnahme des Brenners mit Spiritus
gefüllt wird, um den Brennerkopf 8 auf die Vergasungstemperatur Zu erhitzen. Der
Brenner 6 ist in einem Fuß 7 aufgenommen und an das in die sei Paß angeordnete Absoerrventil
10 angeschlossen. Der Paß 7 selbst ist su dem Kalorimeter so zentrisch feststellbar,
paß sieh der Brenner iit seinen Teilen 8 16, 13 genau zentrisch im Kalerimeter befindet.
-
Nach Öffnen der Kappe 3 wird der Brennstoff in den Behälter 1 gefüllt,
wobei das Ventil 5 in die Stellung I gebracht und du Absperrventil 10 geschlossen
ist. Der Meßzylinder 4
steht hierbei in kommunizierender Verbindung
mit dem Brennstoffbehälter 1, so daß @er gleichzeitig mit diesem gefüllt wird. Bei
Erreichen der Büllmarke a iet die richtige Füllung gegeben. Das Ventil 5 wird nun
in die Stellung II gedreht. Wenn die Eichung des Zylinders 4 fur den zu messenden
Brennstoff noch nicht vorgenommen ist, wird bei dieser Stellung des Ventils 5 durch
Öffnen des Hahns 11 die in dem Meßzylinder befindliche Flüssigkeit abgelassen und
beim Durchgang zwischen den itiarken b und c aufgefangen und Gewogen. Danach wird
die entnommene Flüssigkeit bis zur Nullmarke a nachgegossen. Zu diesem Zweck ist
der Meßzylinder 4 mit einem Verschlußstopfen 12 versehen, so daß die die Wiederauffüllung
des Xeßzylinders in der Stellung II erfolgen kann. In der Stellung I des Ventils
5 kann die Wiederauffüllung des Meßzylinders auch über den Behälter 1 erfolgen.
-
Nunmehr ist die Vorrichtung betriebsbereit. Mittels der Pumpe 2 wird
der Raum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels und auch der obere Raum des Meßzylinders
4 unter Jberdruck gesetzte Die Schale 13 wird mit Spiritus gefüllt, um den Brennerkopf
8 anzuheizen. Ist der Spiritus ausgebrannt, wird das Absperrventil 10 geöffnet und
der aus der Düse 16 austretende vergaste Brennstoff entzündet. Sodann wird der Brenner
6 mit seinem Fuß 7 in den Wärmeaustauscher geschoben und der Fuß 7 in der zentrischen
Stellung befestigt. Der Brennstoff strömt iro'si Behälter 1 über das in Stellung
II
befindliche Ventil 5 zum brenner @. Nenn das Kalorimeter den
Beharrungszustand erreicht hat, wird das Ventil 5 in die Stellung III gebracht sodaß
de Flässigkeit als-Schließlich aus dem Meßzylinder zum brenner gefördert wird.
-
Bei Erreichung der Marke b durch den Flüssigkeitsspiegel beginnt die
eigentliche messung, die bei Erreichung der Marke c beendet ist. Die Messungen der
Temperaturdifferenz des Kalorimeters und die gewichtsmäßige Bestimmung des während
der kessung durch den Kalorimeter geförderten Wassers werden in bekannter Weise
durchgeführt. Durch Nahl der Größe dos Meßzylinders 4 und durch Untereinander-Anordnung
mehrerer Ablesemarken können die Messungen unmittelbar naoheinander wiederholt werden.
Der Abstand der Ablesemarken in dem durchsichtigen Meßzylinder ist so gewählt, daß
während der Dauer von ca. 10 Minuten die durch vorherige Eichung festgestellte Flüssigkeitsmenge
verbrennt.