DE1501456A1

DE1501456A1 - Vorrichtung zum Heizen durch Unterwasserverbrennung

Info

Publication number: DE1501456A1
Application number: DE19661501456
Authority: DE
Inventors: Bougard Dipl-Ing Jacques
Original assignee: Ateliers J Hanrez SA
Current assignee: Ateliers J Hanrez SA
Priority date: 1965-12-02
Filing date: 1966-11-29
Publication date: 1969-12-04
Also published as: US3407805A; CH490641A; FR1503119A; NL6616488A

Description

PATENTANWÄLTE 15014

DR. F. ZUMSTEIN - DR. E. ASSMANN DR. R. KOENIQSBERQER - DIPL-PHYS. R. HOLZBAUER

TELEFON: 28 34 78 und aeie 11 β MONOHEN 8. TELEGRAMME: ZUMPAT BRAUHAUaeTRAS8B 4/w POSTSCHECKKONTO; MDNCHEN 91138

BANKKONTO: BANKHAUS H. AUFHAUSER

6/Li
(2/2/1)

Ats.J.Hanrez S.A

TjHRS J.HANREZ SOCIETE ANONYME, Monceau-sur-Saiübre/Belgien

Vorrichtung zum Heizen darch Unterwasaerverbrennung

Jie Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Heizen bzw. Feuern

durch eine untergetauchte oder Unterwas-

serverbrennung.

in weitestem Sinn weruen beim Heizen durch Unterwasserve:'-bL'.nnunt, die heiiJen Verbrenuungsgase in direkte üerüarung mit, einet- zu. erwanicnden !''iiioaiglce L t gebracht, wodurch man du.: Vof.'teLi eines iv^:i,iiu.-au;j tausoli .a unter a tai'K reduzier teh: \ ο I. innen erre ic hl;.

aiii η iv^ityrer vor te Li Liegt dUL-in, da., die Vorbrennungsgaüe mit, 'iOL'aoiben l'einp.;ratur, wie derjenigen der Jj'iüüfjigke i. t, abge-

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zogen werden. Besteht diese Flüssigkeit aur Wasser oder ein^r • wässrigen Lösung, die auf eine Temperatur erwärmt wird, die unter derjenigen des Taupunktes des Verbrennungsgases liegt, so kondensiert ein Teil des durchdie Verbrennung gebildeten Wasserdampfes,und der thermische Wirkungsgrad der Vorrichtung,, der auf dem unteren thermischen Leistungsvermögen des Brennstoffes berechnet ist, überschreitet in diesem Pail

Die Unterwasserverbrennung hat dagegen den Nachteil, daß die erhitzte Flüssigkeit einen Teil der löslichen Bestandteile der Verbrennungsprodukte, insbesondere Kohlensäureanhydrid, Schwefeldioxid, Schwefelsuureanhydrid und Sauerstoff, lür.t und dadUiiGii gegenüber aea üblic ien Metallen korrodierenu wirkt, Ein weiterer iiacht:;il liegt in der Schwierigkeit, die Vorrichtung unter einem erhöhten Uruck zu betreiüen wegen des großen Voiumens, das man erreiche, wenn die Ummantelung, die dem üruci.. wiaerstBhen soll, auch das beträchtlich; Volumen einschließt, das ν>n der zu erwärmenden Flüssigkeit eingenommen wird, und auch die Mittel ur;ii"aijt, die zuui eintritt

unter Druck und Austritt der Flüssigkeit in bzw. aus dieser Ummantelung^

dienen.

Es wurde bereits versucht, diese Jachteile zu beseitigen mit Hilfe einer Wärmeaustauschwand zwischen einem zu erwärmenden Medium und einem Gemisch aus Verbrennungsgas und einer FLüseig-

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keit für die Wärmeübertragung, die hier Primärflüseigkeit genannt sei, wobei durch dieee Wand ein direkter Kontakt zwischen den heißen Vürbrennungsgasen und dem zu erwärmenden Iledium

werden soll,
vermieden WUWSä üi> dazu ine Auge gefaßten Voxr^; chtungen hatten gewöhnlich einen vertikalen Brenner, dessen .Flammen von oben nach unten entweder direkt in die Pr imärflüssi£.kcit oder in eine senkrechte Verbrennungskamnie·¹ gerichtet waren, wobei uiese mit einem kaum in Verbindung stand, der die PriaarflüüsiijKGi t enthi elt.

In bestimmten JTüllen /.ann der .Brenner in eine,:, aenkrrciite;, j'ianiel *: £ührt sein, um ihn über eii* erstes Ui;eau zurückziehen zu koniion, was unerläßlich ist, wenn der letztere aua einem Material lait honen» Sciimelzpunkt besteht, dei* über der Umgebungster.poratur liegt, una ur.i ihn fernei teil-.eise in dieses Material e Ij.tauchen zu können, wenn es genctimolzen ist.

In anderen fällen i.t der vertikale Brunner ortsfest una kann eine Zündflamme mit elektrischer Zündung entnaiten. Hie Zündplatte der ila.-r-.e kann sich da ;ernuunt ir dem Niveau der Primärflüsjigkeit befinaen oder nur währen; die Vorrichtung in Betrieb irt, wi- bei einer Vcraiuierung des PlüsrigKeitsiiiveaui?.

Im allgemeinen ist es nichtjbinfach, den st n_ir;en Betrieb einer Jnterwasserverbrennung mit r-ilfe eines vertikalen

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Brenners, dessen Flammen sich nach unten entwickeln, zu gewährleisten, noch ist es einfach, einen Brenner dieser Art zu überwachen oder zu regeln. Der Durchgang des Verbrennungsgases durch die Primärflüssigkeit kann einen beträchtlichen Mllungsverlust hervorrufen, vor allem bei Vorrichtungen mit großer Heizkapazität, da es schwierig wird, einen derartigen Brenner unter Unterdruck zu betreiben, der durch ein laufendes Sauggebläse erzeugt wird, das am Austritt der Verbrennungsgase angeordnet ist, und es müssen daher am Eintritt des Brennstoffs und des den Sauerstoff enthaltenden Gases Verdichter und Regeleinrichtungen vorgesehen werden, die gewöhnlich nur bei Betrieb des Brenners bei einem den Atmosphärendruck übersteigenden Druck verwendet werden, bo daß ean bei dieser Art der Verbrennung keinen vollen Gewinn erreicht. Anderersei us können die Vorrichtungen, die mit einem senkrechten Brenner, dessen Flammen nach unten gerichtet sind, versehen sind, eine solche Bauhöhe haben, daß es unmöglich ist, sie in Räumen mit normaler Höhe oder in Räumen unter der Erde mit niedricei- Decke aufzustellen, und ee müssen daher spezielle Räume mit großer Höhe vorgesehen werden, wodurch die Installationskosten größer werden.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung werden alle diese Nachteile vermieden, während die Vorteile der ünterwaeserver-

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Trennung erhalten bleiben. Sie eignet sich für jeden Verbrennungsbereich,für Unterdruck, Normaldruck oder Überdruck, und sie hat einen Brenner mit Flammen, die einfach zu überwachen und zu regeln sind. Infolge ihres reduzierten Volumens kann sie wirtschaftlich aus einer nicht oxydierenaen Legierung

dabei hergestellt werden, und sie kann, obwohl sieykaum höher isi^wird, mit sehr großer Heizkapazität ausgeführt werden.

Dazu hat die Vorrichtung einen Brenner mit horizontaler Achse, der die Flammen in eine Verbrennungskammer ausstoßen kann, die mit der Brennerachse ausgerichtet ist und so angeordnet ist, daß die Mischung des Verbrennungsgases mit der Primärflüssigkeit begünstigt wird, wobei die Vorrichtung ferner einen Raum hat, der für· ein Gemisch aus Verbrennungsgas und Primärflüssigkeit zugänglich ist una der einen Wärmeaustauscher enthält, dessen eine Seite durch dieses Gemisch, erwärmt wird und dessen andere Seite in Berührung mit einem Strom eines zu erwärmenden Mediums steht. Sie hat ferner eine Einrichtung zum Trennen der Primärflussigkeit von dem Verbrennungsgas, ferner eine Einrichtung, um das Wasser, das sich durch die Verbrennung gebildet haben kann, von der Primärflüssigkeit abzuziehen bzw. abzulassen. Erfolgt die Verbrennung bei einem Druck, der höher ist als der Atmosphärendruck, so ist eine Einrichtung vorgesehen, um die Verbrennungsgase zu entspannen und evtl. die bei ihrer Entspannung freiwerdende Energie zurückzugewinnen. Die Primärflüssigkeit, deren Volumen relativ

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reduziert ist, zirkuliert dann in dem unter Druck gesetzten Raum, wählend das zu erwärmende Medium durch den Druck in der Heizvorrichtung mit Unterwasserverbrennung nicht beeinflußt wird.

Der Brenner hat vorteilhafterweise umjsin waagerechtes Axialrohr, in dem sich eine Zündflamme befindet, die am Ausgang des Brenners austritt, eine Anzahl ringförmiger konzentrischer Leitungen, durch die abwexhselnd Brennstoff und Sauerstoff enthaltendes Gas zugeführt wird, um mehrere konzentrische Flammen zu biluen. Die innerste dieser konzentrischen Flammen, die selbst durch die Zündflamme gezündet wird, zündet eine oder mehrere äußere Flammen, die willkürlich durch Regelorgane reguliert werden können, die in die Rohre eingebaut sind, die mit den ringförmigen konzentrischen Rohren in Verbindung stehen, in denen die äußere Flamme oder die äußeren Flammen erzeugt werden. Ebenso kann die Stärke oder die Leistung des Brenners einfach geregelt werden, una zwar zwischen derjenigen der inneren Flamme und der Gesamtleistang oder Gesamtstärke der inneren und äußeren Flammen.

Das axiale waagerechte Rohr, in dem die Zündflamme gebiluet wird, hat eine kleine Glocke oder Kappe, um darin eine oder mehrere Zündkerzen unterzubringen. Diese Zündkerzen sind von Gas umgeben, das in diese Glocke eingeschlossen ist, da die Primärflüssigkeit in den Brenner eintreten kann, wenn die Vor-

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richtung nicht in Betrieb ist. Durch diese Anordnung ist eine

wieder in Betrieb setzen schnelle Trocknung der Zündkerzen beim SUlxL&iQf der Vorrichtung gesichert, das durch die Einführung des Sauerstoff enthaltenden Gaaes in den Brenner beginnt, um die Primärfl' igkeit zu verdrängen. Das waagerechte aAale Rohr hat außerdem ein axiales Beobachtungsfenster, ferner eine photoelektrische Zelle, um die Zündung und das Auslöschen der Zündflamme und die Beibehaltung der Zündung der inneren Flamme zu überwachen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung hat die Verbrennungskammer waagerechte unu unter dem Wärmeaus tauscher angeordnete Öffnungen, durch die die Verbrennungsgase in die Frimärflüsrigkeit eingeblasen werden, so daß sie mit der letzteren ein turbulentes Gemisch bilden, das den Wärmeaustauscher umgibt, durch den das zu erwärmende Medium strömt. Bei stillstehender Vorrichttmg kann dann die Primärfiüssigkeit in den Brenner eindringen, und sie wird vor der Zündung aus dem Brenner verdrängt, und dieser wird wie oben beschrieben getrocknet.

Bei einer weiteren Ausführungsform hat die Vorrichtung eine waagerechte Verbrennungskammer, die wenigstens teilweise von einer Verxleijlng bzw. einem Hantel umgeben int, der mit Düsen versehen iot, die in üie Verbrennungskammer hineinreichen und die mit einem Behälter für die PrimärflüGsigkeit über eine Leitung verbunden siui, in die eine Umwälzpumpe eingebaut ist, so aa. die Primärflüssigkeit aus dem Behälter auf den Hantel

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au gedrückt bzw. gefördert und in die .Flammen eingespritzt wird, die in der Verbrennungskammern erzeugt werden, um ein Gemisch aus Primärflüßfsigkeit unu Verbrennungsgasen zu bilden, daB dazu gebracht wird, zu einem Wärmeaustauocher zu strömen, der in der BrenneracliBc stromabwärts von der Verbrennungskammer angeordnet ist und von dem zu erwärmenden Medium durchströmt wird.

Die Einrichtung zum Trennen der Priniärflüssigkeit von den Verbrennungsgasen, nachdem das Gemisch seine Wurme an das zu erwärmende Medium abgegeben liat, umfaßt vorzugsweise einen Zyklon, der mit festen Flügeln versehen sein kann, unu sie hat ferner ' Mittel zum Abziehen der Verbrennuni.sga.se unu zum Zurückführen der Primärflüsßigkeit in ihren Kreis. Wird nun die Verbrennung bei einem DrucK unterhalb oder paktiach gleich dem Atmosphärendruck durchgeführt, ao bestehen die Mittel zum Abzienen der Verbrennungsgase aus einem Sauggebla.se, das stromabwärts des Z,y..lon3 angeordnet ist.

Jjie Linrichtung zum Abziehen oder Ablassen des Wassers von der Primärflüssigkeit, das sich bei der Verbrennung gebildet hat, wenn der Brennstoff Wasserstoff oier Kohlenwasserstoffe enthält, kann aus einem Siphon bestellen, der die Primärflünsigkeit auf einem gewünschten Niveau hält, oier aus einer Pumpe mit eine: solchen Kennlinie, daß ihre Druckhöhe für jeden Durchsatz praK.tifch konstant bleibt.

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Beispielsweise Aus£ührung3formen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Vorrichtung zum Heizen durch Unterwasserverbrennung zeigt.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie II-II von Pig. 1.

Flg. 3 ist ein Schnitt gleich demjenigen nach Fig. 2 und zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 4 ist ein Schnitt durch eine modifizierte Heizvorrichtung oder Feuerung mit Unterwasserverbrennung.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 umfaßt im wesentlichen einen waagerecuten Brenner 1 und eine Verbrennungskammer 2, die mit der Achse des Brenners ausgerichtet und in einem umschlossenen Raum 3 unter einem Wärmetauscher 4 angeordnet ist. Der abgeschlossene Jiauin 3 - im folgenden auch Kammer genannt - iut mit einem Rohransatz 5 veruenen, über dem eine Trennanlage 6 mit einer Leitung 7 angebaut ist, in der ein Regelorgan β eingebaut ist, um den Druck in der Kammer zu regeLn, z.B. ein Sauggebläse, wenn die Kammer unter Unterdruck 3teht oder beinahe AtmosphärendrucK erreicht. Am unteren Teil der Kammer iut eine Einrichtung zum Hegein de3 Niveaus der Primärfiüssigkeit, di; gewöhnlich aue Wasser besteht, vorgesehen, durch die die Kammer teilweise wiedergefüllt und bei stillstehender Vorrichtung die Verbrennungskammer unter Wasser gesetzt wird. Die Kegeieinrichtung hat eine Leitung 9 und ein Rohr 10, das ein einfaches Rohr mit einem Siphon sein kann. In die Leitung 9 ist jedoch vorteilhafterweise

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ein Organ 11 eingeschaltet, durch das daa Niveau der Primärflüssigkeit beibehalten wird, wenn das Wasser abgezogen wird, das durch die Verbrennung eines Brennstoffs gebildet wurde, der Wasserstoff enthält. Wird die Vorrichtung mit Unterdruck oder bei Atmos phär endrucü: betrieben, so besteht dieses Organ vorzugsweise aus einer Pumpe, die eine solche Kennlinie hat, daß ihre Druckhöhe praktisch für jeden Durchsatz von Null bis zum Maximum konstant bleibt.

Der Brenner 1 besteht aus ringförmigen Leitungen 12 und 13, die an einor Zündplatte 14 endigen und die konzentrisch um ein waag rechtes axiales Rohr 15 für die Zünaflamme angeordnet sind. Eine der ringförmigen Leitungen, in diesem EaIl die Leitung 12, wiru mit Brennstoff über ein^ Leitung 16 versorgt, die mit einem vorzugsweise motorisch angetriebenen Regelventil ouer einem Regelschieber 17 versehen ist, während in die andere ringförmige Leitung, d.h. die Leitung 13, Sauerstoff enthaltendes GaB über eine Leitung I ο zugeführt wird. Das axiale Rohr 15 erhält den Brennstoff für die Zünaflamme durch einu Leitung 19, die ein Regelventil 20 hat, das ebenfalls vorzugsweise motorisch angetrieben wird, während das Sau^rstolf enthaltende Gas durch eine Leitung 21 zugeführt wird, uer brenner der Zünaflamme hat eine elektrische Zündung 22, die in einer Glocke 23 an^eordnoc ist, ferner eine photoelektriache Zelle 24 um eine Beobachtungsöffnung 25, um die in der Verbrennungskammer 2 sich bildenden Flammen zu beobachten. *

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iiie Verbrennungskammer ist. am En-Je geachloasen un; unter dem Niveau der Primarflii: nigkei t angeordnet. Sie hut an ihrem oberen Teil Öffnungen oder einen Längsachlits 26, durch die oder den die Verbrennung:3ga3c- in die Primärfliter igkeit t, -geblasen werden, um lEiu dieser eine turbulente Mischung zu bilden, die den Wjirmeaustau. eher 4 voll-t Inuig umspült.

Uer Wärmetauschur beuteht ar, einua Rohrbttnuel 2/, durch das ί/ei KHr ten 2 j un . 29 so verbunden sinu, daß das zu erwärmende Medium, das bei 30 eintritt un; bei 31 austritt, diese Rohre abwechselnd in entßtgt.neesetzem Sinn und die AnI ige ia Gegeimtrom hinsijhtlich der Aufwärtsbewegung des Gemisches aus Verbrennungagasen un.. rrimärflüssit-Keit durchatrömt. Diese Auiwiirtsbewegung kann durch seitiiehe J?lihi un<;nplat ten 32 (Fig. 2) unterstützt weraen, wihrend Fig. 3 einf Variinto ohne dieuo Hatten zeigt, di~ ab- i- ein brei tores Bündel au Rohren 2Ί hnt. Die Kaiiurn.-i.· 3 enthalt foi-iica· ein Ab.erii.einrichtung 3^, de unter dem lioiiransatz b angeordnet ist.

Bei iitirisl<;h"ji.;er Anlage sina die Verbri.nnung£i:ai:iiut,r und der Brennor mit Irimaiflüasigkeit gefüllt, unj es ist, um die ZUndiliiiune ziinaen zu künneu, notwendig, den Brenner vorher zu leeren uni zu trocknen. Zu die3em Zweck wird das Gebläse 8 eingeschaltet, das Luft durch α ie Leitung 21 des Brenners der Zünaflamme uni durch die leitung 1o ies Hauptbrenners dr ckt, während die motorgetriebenen Ventilt 17 um 20, die die Brennstoffzufuhr steuern, geschlossen bleiben.

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Das Gebläse ö hat eine solche Kennlinie, daß die Luftzufuhr nur sehr wenig verminuert wird, wenn die Druckhöhe gesteigert wird, so daß die Luftzufuhr für die Zündflamme und für die Hauptflamme praktisch konstant bleibt, unabhängig vom Füllungsverlust, der in der Verbrennungskammer und in der Kammer 3 entsteht.

Beim Inbetriebsetzen der Vorrichtung wird die elektrische Zündung 22 durch die Luft getrocknet, die durch das axiale Rohr 15 strömt. Um die Zündung sahr schnell in Betriebszustand zu bringen, hat sie vortilhafterweise zwei getrennte Zündkerzen, von denen jede nur eine Elektrode hat, wobei die Zündkerzen in der kleinen Glocke 23 untergebracht sind, die mit Luft gefüllt bleibt, während der Brenner unter Wasser steht, so daß sie vor einem direkten Kontakt mit der Flüssigkeit geschützt sind.

Das Einschalten der Anlage kann manuell erfolgen, wobei durch die Beobachtungsöffnung 25 das aufeinanderfolgende Sprühen der Funken zwischen den KLektrouen beobachtet wird, nachdem an die Zündeinrichtung 22 Spannung angelegt wurde; fernier die Bildung der Zündflamme, nachdem das Ventil 20 geöffnet wurde und die Zündung der Hauptflamme, nachdem das Ventil 17 betägit wurde, wobei ferner die Umwälzung des zu erwärmenden Mediums durch den Wärmetauscher unj ebenso die Pumpe 11 manuell eingeschaltet werden, falls eine solche vorhanden ist, uni zwar spätestens vor der Zündung der hauptflamme. Vorzugsweise jedoch wird die

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Anlage automatisch mit Hilfe der photoelektrischen Zelle 24 eingeschaltet, die mit "bekannten elektrischen Schaltungen verbunden ist, die nicht beschrieben werden. Mit Hilfe dieser Kreise kann die Photozelle die Zündflamme und die Hauptflamme überwachen und im gewünschten Moment die Ventile 20 und 17 betätigen, sei es, um aie zu öffnen oder um sie zu schliessen, unü zwar das Ventil 20, um die Zündflamme beim Unterbrechen bzw. Ausschalten des Zündkreises 22 zu löschen, wenn die Hauptflamme ihren normalen Betrieb erreicht hat oder um daa Ventil 17 zu schließen, wenn die Hauptfamme aus irgendeinem Grund ausgegangen ist.

Die Hauptflamme, die praktisch die Verbrennungskammer 2 ausfüllt una die verdrängte Primärflüssigkeit abhält, drückt das heiße Verbrennungsgas durch die Öffnungen oder den schmalen Schlitz 26 in die Primärflüssigkeit hinein, um mit dieser eine turbulente Mischung mit starker Tendenz zum Aufwürtsströmen zu bilden. !Diese Mischung strömt nach oben, in dam Bündel aus Rohren 27, die von dem zu erwärmenden Medium von oben nach unten mit großer Geschwindigkeit durchströmt werden. Dank der in der Mischung aus Primärflüssigkeit und Verbrennungsgas erzeugten starken !Turbulenz und wegen der großen Geschwindigkeit des zu erwärmenden Mediums in dem Wärmeaustauscher sind die Wärmeaustauschkoeffizienten sehr hoch, und ein Wärmeaustauscher mit reduzierter Oberfläche genügt, um sehr kleine Temperaturdifferenzen zwischen dem zu erwärmenden Medium und dem Gemisch

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aus Primärflüssigkeit und den austretenden Verbrennungsgasen

zu erreichen.

Wenn diese Temperatur ferner unter derjenigen dea Taupunktes des Verbrennungsgases liegt, kondensiert ein guter Teil des Wassers bzw» Wasserdampfes, der durch Verbrennung des in dem

stoffes Brennstoff enthaltenen Wasserisiqp»» gebildet wird, und der thermische Wirkungsgrad, der auf dem unteren WärmeInhalt des Brennstoffs berechnet wurde, überschreitet dann 100$.

Über dem Rohrbündel des Wärmeaustauschers und bei Berührung mit der Ablenkplatte 33 wird die Mischung aus Verbrennungsgas und Primärflüssigkeit getrennt. Die Flüssigkeit erreicht wieder den Boden der Kammer 3 auf dem Weg über die seitlichen Kanäle, die durch die Wänae der Kammer und durch die .Führungsplatten 32 (Fig. 2) gebildet werden oaer längs der Wände der Kammer und an den am Rand liegenden Rohren 27 vorbei in der Ausführungsform nach Fig. 3, bei der das Prinzip des Zusammentreffens im Gegenstrom zwischen der Primärflüssigkeit und dem zu erwärmenden Medium nicht mehr vollständig berücksichtigt wurde, wodurch der thermische Wirkungsgrad jedoch nicht beeinflußt wird. Die abgekühlten Verbrennungsgase erreichen den Ausgangsrohrstutzen 5,und nachdem im Zyklon 6 die Tröpfchen der Primärflüssigkeit abgetrennt wurden, die wieder in die Kammer 3 zurückfallen, werden die Gase durch das G_ebläse 8 angesaugt und durch die Leitung 7 abgeführt.

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Die Vorrichtung nach Fig. 4 umfaßt analoge Elemente, wie die oben beschriebenen, d.h. im wesentlichen einen waagerechten Brenner 1¹, eine Verbrennungskammer 2¹ und einen Wärmeaustauscher 4'f die in diesem Fall in einer Reihe in der Brennerachse angeordnet sind.

Der Brenner 1· ist im Prinzip identisch mit dem Brenner 1 nach Fig. 1, aber er hat konzentrisch um das axiale Rohr 15 eine

größere

fftix fxaif Anzahl ringförmiger Leitungen oder Rohre, die abwechselnd von dem Brennstoff und dem Sauerstoff enthalenden Gas durchströmt werden, wodurch mehrere, im Prinzip rohrfürmige Flammen erzeugt werden, die kon. ~i. neun eine um die andere angeordnet sind. Fig. 4 zeigt eira.-vüeits das Rohr 15 für die Zündflamme, das über die Leitung \) mit ci-r; W-»il 20 mit Brennstoff und über die Leitung 21 mit Sauerec >ff enthaltendem Gas versorgt wird, wobei die elektrische Zündung 22 vorteilhafterweise in der GlocKe 23 untergebracht ist; ferner die photoelektrirche Zelle 24 uni die Beobachtungsöffnung 25, und andererseits die Ringrohre 12 un^ 13, die von konzentrischen Kingrohren 34 unü 3^ umgeben eini. Die Ringrohre 12 und 34 werden mit Brennstoff versorgt, und zwar das erste Rohr über die Leitung 16 mit einen. Regelventil 1/ und das zweite Rohr über eine Leit.nt: 3o mit einem Regelventil 37 und eiiu-r Klappe 3-. Von aea Ilingrohren 13 und 35 wird das erste über die Leitung Ij un. dan ζ. .ei Le über eine Leitung 39 mit einer Klappe 40 mit Sauerstoff enthalteuaem Gas veisorgt. Auf der Brennstoff-

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zufuhrseite sind die leitungen 19, 16 und 36 untereinander durch eine Verteilerleitung 41 verbunden. Ebenso sind auf der Zufuhrseite für das Sauerstoff enthaltende Gas die Leitungen 21,18 und 39 durch eine Leitung 42 miteinander verbunden. An jeder Seite ist eine Einrichtung 43 bzw. 44 vorgesehen, die dazu dient, den Druck des Brennstoffs und denjenigen des Sauerstoff enthaltenden Gases so zu regeln, daß diese bei ihrem Zusammentreffen an der Zündplatte 14 praktisch denselben Druck haben.Je nachdem, ob die Verbrennung bei Atmosphärendruck ouer bei einem höheren Druck durchgeführt wird und je nach der Art des Brennstoffs kann die Einrichtung 43 beispielsweise ein Reduzierventil oder ein Rotationsverdichter für Brenngas, und die Einrichtung 44 ein Gebläse oder ein Luftverdichter sein.

Wenn das Ventil 37 unu die Klappen '3b und 40 geschlossen sind, so funktioniert der Brenner ebenso,wie zuvor im Zucammenhang miu dem Brenner 1 beschrieben wurde. Ist das Ventil geöffnet una sind die Klappen 38 und 40 mehr oder weniger offen, so entsteht um die Flamme eine zweite Flamme, deren Intensität durch diese Klappen so regelbar ißt, daß die Gesamtkapazität des Brenners 1' zwischen derjenigen, die der inneren Flamme una derjenigen, die sämtlichen Flammen entspricht, variiert werden kann.

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Die Verbrennungskammer 2¹ hat einen rohrföimigen Körper 45 > der teilweise von einem Mantel 46 umgeben ist, der mit einem Kranz von Düsen 47 versehen und über eine Leitung 48 mit einer Umwälzpumpe 49 und einem Behälter 50 verbunden ist, der die Primärflüssigkeit enthält. Dieser Behälter nimmt den unteren Teil einer Einrichtung ein, die zur Trennung des abgekühlten Gemisches aus Verbrennungsgas und Primärflüssigkeit dient und die in einem Raum 51 feste Scnaufeln 52 und einen Kamin 53 für den Abzug der Verbrennungsgase hat.

Der Wärmetauscher 4' ist horizontal zu der Verbrennungskammer ausgerichtet una liegt zwischen dieser und dem Raum 51. Ei" besteht aas einem Körper 541 der schnell von dem zu erwärmenden Medium durchströmt wird, das durch ein Rohr 55 ein- und durch ein Rohr 56 austritt, und er besteht ferner aus einem Bündel aus Rohren 57 vom Typ der Rauchrohre, die die Verbindung zwischen der Verbrennungskammer und dem Raum 51 herstellen.

Beim Einschalten der Vorrichtung wird die Primärflüssigkeit durch die Umwälzpumpe 49 in den Mantel 46 gedrückt bzw. gefördert, von wo aus sie durch die Düsen 47 in die Verbrennungskammer eingespritzt wird, und es wird ferner das zu erwärmende Medium durch den Wärmetauscher 4¹ umgewälzt, worauf der Brenner 1' praktisch,wie oben im Zusammenhang mit dem Brenner 1 beschrieben, gezündet wird. Wenn nun die Flammen in der Verbrennungskammer ihren regelmäßigen Zu.?tanu erreicht haben,

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bildet die Primärflüssigkeit, die in die heißen Verbrennungsgase eingespritzt wird, mit diesen ,ein Gemisch, das das Rohrbündel 57 umströmt und seine Wärme an ein zu erwärmende Medium abgibt. In diesem Pail genügt ebenfalls·, ein Wärmeaustauscher mit einer relaitv kleinen Wärmeaustauschfläche, um das Gemisch aus Verbrennungsgasen und Primärfiüssigkeit auf eine Temperatur abzukühlen, die kaum höher ist als diejenige, die das zu erwärmende Medium am Ausgang 56 hat. Beim Anprall an die festen Schaufeln 52 in der Kammer 51 werden Primärflüosigkeit und Verbrennungsgase voneinander getrennt, wobei die erstere wieder den Behälter 50 erreicht, während die Verbrennungsgase durch den Kamin 53 abgeführt werden.

Wenn die Temperatur des Gemisches aua Verbrennungsgas una PrimärflüSiJigkeit in dem Raum 51 unter derjenigen des Taupunktes des Verbrennungsgases liegt, so kondensiert der bei der Verbrennung gebildete Wasserdampf und wird, sowie er sich bildet, abgeführt, um die in der Vorrichtung umgewälzte Menge der Primärflüssigkeit konstant zu halten. Besteht die Primärflüssigkeit aus Wasser,und wird die Verbrennung bei einem vom Atmosphärendruck nur wenig verschiedenen Druck durchgeführt, so kann die Abführung mit Hilfe eines Rohres 5o vorgenommen werden, das auf dem Wasserniveau angebracht ist, das in dem Behälter 50 beibehalten wird.

Die Vorrichtung nach Eig. 4 kann selbstverständlich einen Brenner mit nur einer Flamme haben, wie der in Fig. 1 gezeigte,

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und ein Brenner mit mehreren Flammen, von denen wenigstens eine nach Belieben regelbar ist, wie ihn Fig. 4 zeigt, kann in eine Vorrichtung nach Fig. 1 eingebaut sein. Eine Heizvorrichtung oder Feuerung mit Unterwasserverbrennung gemäß der Erfindung, bei der die Verbrennungsgase in eine Primärflüssigkeit eingeblasen werden (Fig. 1) oder bei der die Primärflüssigkeit in die= Verbrennungsgase eingespritzt wird. (Fig. 4) kann ebenso leicht unter einem höheren Druck al& Ataosphärendruck betrieben werden, ohne den Druck zu beeinflußen, der für das zu erwärmende Medium gewählt wurde, das durch den Wärmeaustauscher strömt. In diesem Fall sollte der Brenner ein Gebläse o.ier euiui Verdichter 44 (Fig. 4) an der Seite des Sauerstoff enthali^nden Gases haben una ferner an der Brennstoffsei te eine Einrichtung 43, dio, je nachdem, aus ein^rn Reduzierventil besteht, wenn der JJ -ennstoff ±xt ein Druckgas ist, eier aus einen Verdichter, der bei Verwendung von nicht veruichtetem Gas dieses auf den Druck des Sauerstoff enthaltenden Gases komprimiert. Andererseits sollen die Leitung b3 für die Abfuhr der Verbrennungsgase und das Organ 5β für den Abr.ug des durch die Verbrennung gebildeten Wassere mit einem Druckregler bzw. einer iJruckreduzioreinrichtunt; verseilen sein, dei l'Z.v. die bei der Leitung ^3 durch eine Turbine gebildet werden kann, wenn der gewühlte DrucA dies rechtfertigt.

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Claims

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Patentansprüche

untergetauchte bzw. 1. Vorrichtung zum Heizen bzw. .Feuern durch?» Unterwasserverbrennung, mit einer Wärmeaustauschwani zwischen einem au erwärmen ion Medium und einem Gemisch aus Verbrennungsgas unu einer Flüssigkeit, die PrimärflüBsigkeit genannt wird, zur Übertragung der v.'äime, gekennzeichnet durch einen Brenner mit waagerechter Achne, aus dem Flammen in eine Verbrennungc kammer ausgestoßen werden, die in der Achse des Brennei's liegt unj so eingebaut int, dai3 die Mischung der Verbrennungsgase mit dei- PriinarfLüssigKoit begünstigt wird; ferner durch ein^n Kaum, der zugänglich für dieses Gemisch aur Verbrumungsgasen um Primärfiüssigkeit ist und der einen Wärmeaustauscher enthält, dessen eine Seite durch dieses Gemisch erwärmt wird und densen andere Seite in Berührung mit einem Strom des zu erwärmenden Mediums ist; ferner durch eine Einrichtung, um die Primärflüssigkeit unu die VerbrennungsgaBe voneinander zu tr<nnen; ferner durch eine Einrichtung, um rt'asoer, dan sich bei der Verbrennung gebildet haben kann, von der PrimärfJ üH.sigkLit abzuziehen, und schließlich, wenn uie Verbrennung bo J eiiiem UrucK über Atmosphärendruck erfolgt, durch eine Einrichtung, um die Verbrennungsgase zu entspannen un-t um even tue J j α ie durch dio Entspannung freiwerden lino:-gi. wieder zu gowi

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daΛ der Brenner um ein waagerechtes axiales uohr, in dem sich eine Zündflamme befindet;, die vom Aufgang de. Brenners austritt, eiiid Anzahl konzentrischer, ringförmiger Hohre h\t, die abwechselnd mit Brennstoff und mit Sauerstoff enthaltendem ilati versorgt werden, um mehrere konzentrische Flammen zu erseugen, von denen nur die innerste Flamme durch die Zündfla lHo geaiinuet wird uru durch diese eine oder mehrere der üuüe-cui ilaüjnon gezündet werden, diu nach Beiieben durch negelorgane regulierbar sind, die in die Zufuhrleitimgen eingebaut sinl, die mit den konzentrisch.n ringförmigen Koiirui, die die ^:iui3erc Flamme oder die äui3eren Flammen eraeugiiii, verbunden sind, so daß diu Brennerleistung zwischen derjenigen der inneren Flamme und der Gesamtleistung der inneren Flamme und der äußeren Flammen geregelt werden kann.

j. Vorrichtung nach Ani^ruch 2, da airch gekennzeichnet, da.) auf litiift waagurechten axiaLen itolir iet> Brenners eine kleine Glociie an^-jordnet ist, in aor eine Oter mour^re Zündkerzen für die Jündfianunen so untergebracht sind, daii nie von Gas umgeben bleiben, das in der Glocke eingeschlossen ist, da die Primärt" iiüsig^eit in den Brenner eindringen kann, wenn die Vorrlc j.ung nicht in Betrieb ist, so da J dadurch eine scnnelle L'rociaiung der Zündkerzen bei der Wiederinbetriebnahme uer Vorrichtung gewährleistet ist, die mit d„m Einfuhren von Sauerstoff enthaltendem Gas in den Brenner beginnt, um die

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PrimärflüasigAüit zu verdrängen.

4. Vorrichtung nach. An..pinch 1 und 2, dadurcn gekennzeichnet, daß die Verbrennungskammer, die waagerecht unt< r den. Wärmeaustauscher angeordnet i3t, Öffnungen hat, durch die die Verbrennungsgaoe in Re PrimärfLüssigkeit eingeblasen werden, so daß sie mit; der letzteren ein turbulentes Gemisch bilden, das den WiirmeauBtauscher umgibt, der von dem zu erwärmenden Medium durchströmt wird.

i>. Vorrichtung nach Anspruch 1 un. 2, gekennzo Lehnet durch eine horizontale Verbrennungskammer, diu wenigston3 teilweise von einem Mantel umgeben ist, der mit uücen versehen iiJt, die in die Verbrennungskammer hineinreichen und mit einem Behälter für die Primärflüssigkeit über eine Leitung verbunden sind, in iiu eine Umwälzpumpe eingesetzt bzw. eingebaut ist, so daß die Primärflü^sigkeit aus dem Behälter zu unu durch den Mantel gefördert und in die Flammen in der Verbrennungskammer eingespritat wird, um ein Gemisch aas Primärflüosigkeit un 1 Verbrennungsgas zu erzeugen, das um einen Wärmeaustauscher atrümt, der in der Brennerachse "stromabwärts von der Verbrennungskammer angeordnet ist und von der zu erwärmenden J?lüösigkeit durchströmt wird.

6. Vorrichtung nach einem ouer mehreren der vorhergehende ti Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum

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Trennen der Primirflüoi igKeit uru dei Verbrennungsgas, naciiuera das (iemicch seine Wärme an ein zu erwartende Medium abgegeben hat, einen Zyklon enthalt, der mit festen I'lügoJn vergehen sein k-»nn, und daii sie fei-ner i'iittel zum Abziehen bzw. Abiülii'-,in üer Verbrennungüga^e uii . zum Zu ioki'ühren der l'riiirirf iüssigkei t in ihren kreis h.t.

/. Vorr chtunr; nach Anspruch 0, daaurc g Kennzeichnet, da die i'ii ι toi zum Abr.ihen der Verbri.nnungn^aüe a ::· ein.iin Sauggeblä. e besitzen, wenn die Veibrennung bei einem Druck unter oder gloich den. Atmayphürendi <■ du ι·(.·;.^ -t'üht t wird.

Vorrichtung nanu An. pi¹ ch 1, uaiu.ih ^e, > iww,·· i jinet, an . di Einriciiting zum Ableiten ο er Abführen nc π Wanaers, das aicti bei ^v Verl)i'f:i!.. ·. _tj gebiluet iutlu.-n kann, ans der Primäri'jiisr.if'k-i t, einen Siphon enilr.ilL, uci die i l-iraärl'i Uo rigide i'. auf einem gewün. cilnn Niveau halt.

nac.-i Anspj-ueii 1, <n lurch /:c ennzcielmet, u;? die /· nun. Ab^i oh':n ode> Ab eiter^ des V<ac3ers, la;; f;i · bei der Verbr« .nun gebil.ei ^;i iben kann, aua > r Prinru 1': üuait kt.it, eine J'un.pe r.it eiinj· :^; i heu iei:nlinie enttiält, aata aic xjv , uAi'oh'- ' -r ,!-ac. ^uruhij.-U ^ ν ^i juJi bi.. zur: i.axi praktisoii i-.on. a.ii bleibt.

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