DE17816C - Apparat zum Heizen von Dampfkesseln, Flammöfen u. s. w - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Das in folgendem beschriebene Verfahren eignet sich namentlich zur Anwendung bei Lokomotiven, Dampfspritzen und Schiffsmaschinen, Flammöfen, und überhaupt für alle diejenigen Fälle, wo eine Vermeidung jeglicher Aschenrückstände, eine bequeme Regulirung der zu producirenden Wärme und der Fortfall des Schürens als wünschenswerth sich erweisen.

Das Verfahren besteht darin, dafs OeIe und Wasser durch besonders erhitzte Retorten geleitet und darin auf eine hohe Temperatur gebracht werden. Das hierdurch erzeugte Gasgemenge strömt durch eine Brennerröhre, dringt aus den Brenneröffnungen derselben in Strahlen hervor, mischt sich mit Luft und gelangt endlich in einem eingeschlossenen Feuerherd theilweise zur Verbrennung; in diesem sind die genannten Retorten placirt, so dafs der Verbrennungsprocefs, ohne irgend eines anderen Hülfsfeuers oder einer anderen Heizquelle zu bedürfen, ein continuirlicher wird.

Die auf den Zeichnungen dargestellten, bei diesem Verfahren in Anwendung kommenden Apparate sind mit mehreren neuen Details, sowie mit mehreren neuen Combinationen bereits bekannter Details ausgestattet und enthalten u. a. > eine Reihe von getrennt angeordneten, durch Röhren mit einander verbundenen Retorten, welche in dem Feuerherd so angebracht sind, dafs sie von allen Seiten her untersucht werden können und dabei nur in geringem Grade schädlichen Spannungen ausgesetzt sind, die durch die Contraction und Ausdehnung von Theilen entstehen können. Die mit mehreren Kammern versehenen Retorten bestehen je aus einem Stück. Sollte eine der Retorten undicht werden, so beeinträchtigt das nicht das geregelte Weiterfunctioniren der anderen.

Mit geringen Abänderungen kann diese Vorrichtung zur Verbrennung von Kohlenwasserstoffflüssigkeiten nach einem etwas abweichenden Verfahren benutzt werden; es können dann Kohlenwasserstoffe darin verbrannt werden, die andernfalls in solchen Retorten, in denen sie mit Wasser oder Dampf zur Mischung gelangen, vor dem Eintritt in diese Retorten unausgenutzte Kohle absetzen würden.

In den Zeichnungen, Fig. 1 bis 16, ist die Vorrichtung in Anwendung bei einer Lokomotive dargestellt.

A, Fig. ι und ι a, bezeichnet den Feuerherd, B B sind Herdplatten, die mit Ueberlappungen versehen sind, so dafs sie sowohl nach der Ausdehnung durch die Wärme, wie auch nach der Erkaltung dicht schliefsen (siehe Fig. 12). Diese Platten B B tragen eine Anzahl von Brennern B¹ B¹ von konischer, nach oben hin sich etwas verengender Form. Durch diese Brenner entweichen die Gase, und durch ihre bei Hinzutritt von Luft stattfindende .Verbrennung wird die von aufsen in den Feuerherd nachströmende Luft erwärmt. In der Regel sind die einzelnen Brenner B¹ B¹ parallel zu einander und in gleichen Abständen angeordnet, damit die entweichenden. Gasstrahlen bei ihrer Verbrennung eine gleichmäfsig vertheilte Wärme erzeugen und der Anschlufs der übrigen Gasröhren vereinfacht wird.

Gasdüsen C, Fig. 2 und 2 a, sind mit ihren Spitzen C¹ C¹ (in vergröfsertem Mafsstabe in Fig. 11 dargestellt) in den Brennern B¹B¹ cönaxial angeordnet. Die Mündnnjgen dieser

Spitzen sind konisch. An die Spitzen schliefsen sich Rohrstücke C³ C³ an, die durch Kniestücke C³ C³ mit den von der Gaszuleitungsröhre C'⁵ sich seitlich abzweigenden Stutzen C"⁴ in Verbindung stehen. Diese Gasröhren C⁵ sind an dem einen Ende, bei C⁶, Fig. 2, hermetisch verschlossen, während ihr anderes Ende gasdicht in die Röhren C⁷ und C einmündet; sie sind, wie aus Fig. 3, 3 a und 8 ersichtlich, horizontal unter den Herdplatten B in paralleler Lage zu einander und mitten zwischen zwei Brennerreihen angeordnet, so dafs eine jede Röhre C⁵ die auf beiden Seiten sich abzweigenden Gasdüsen C speist. Die untere Röhre C⁸ ist weiter als die obere Röhre C, und leitet den Brennstoff in die Röhren C⁵ unter den vier aufsen gelegenen Herdplatten B. Die obere Röhre C⁷ hingegen speist nur die beiden Röhren C⁵, welche unter den in der Mitte liegenden beiden Herdplatten B B befindlich sind, sowie die kurzen Röhren C⁹, Fig. 2, 3 und 8, die am Ende der vier äufseren Herdplatten B und in Fig. 1 und 2 rechts gelegen sind. Die kurzen Röhren C⁹ sind oberhalb der Röhren C⁵ angeordnet und speisen die Brenner B^x B* unter den Retorten D¹D²; sie sind an ihrem von der Röhre C⁷ am weitesten abliegenden Ende geschlossen.

D¹ und D² sind Retorten, die etwas oberhalb der äufseren Herdplatten B und der Brenner B¹ B¹ so nahe als zulässig an der Herdwand angebracht sind. D³ und D¹ sind kleinere Retorten, welche in ähnlicher Weise über den Brennern B^x B¹ angeordnet. Diese Retorten sind im Schnitt in Fig. 15 dargestellt. Von der Decke der kleineren mittleren Retorten Z?³ und D¹ führen Röhren Z>⁵ und D^ß nach abwärts (s. Fig. 1, 4 und 5) und vereinigen sich in dem oberen Theil eines Düsenstücks E, das, wie Fig. 6 zeigt, aus einer äufseren Düse E² und einer kleineren inneren Düse Z?¹ besteht; beide Düsen haben eine gemeinsame Austrittsöffnung E³. Das untere Ende des Düsenstücks E ist durch ein Rohrstück Z?⁴ mit Röhre C⁷ verbunden. Von den Retorten Z?¹ und D² führen ähnliche Röhren D⁷ und Z>⁸ abwärts nach einer dieselben vereinigenden Mischungsdüse E, die durch eine Röhre E⁶ mit der Röhre C^s verbunden ist.

Die Retorten D¹ D² D³ Z?⁴ ruhen auf Ständern F. Ständer und Retorten werden durch Bolzen F¹ und Muttern F¹ mit den Herdplatten B verbunden (s. Fig. 9). Die Ständer sind oben mit Vertiefungen F² versehen, in welche sich entsprechende Ansätze der Retorten einlegen, so dafs das Ganze nach Anziehen der Muttern Fⁱ in sicherer Lage erhalten wird; hierbei ist auf die bei der Contraction und Ausdehnung sich bildenden Materialspannungen Rücksicht zu nehmen.

Ip. die -Retorten Z?¹ und.D ³, Fig.- 1 und 5, münden Röhren G und G¹, welche mit Ventilen G² und G³ versehen sind, durch die Herdwand oder den Wasserraum hindurchtreten und aus einem Behälter K¹ Wasser oder Dampf unter Druck den Retorten D¹ und Z?³ zuführen. Aehnliche Röhren H und Z/¹, die mit Ventilen H³ und H^ versehen sind, münden in die Retorten Dⁱ und D² ein und verbinden diese mit einem Behälter K, der Kohlenwasserstoffflüssigkeit oder ölbildendes Gas unter Druck enthält. Es findet hierdurch ein regelmäfsiges Einleiten einer bestimmten Quantität jener Flüssigkeit in die Retorten Z?² und Z?⁴ statt.

Unter einer jeden Röhre C ist ein Kasten L (Fig. 2, 3 a, sa, 7 und 7 a, sowie in vergröfsertem Mafsstabe Fig. 16) angebracht, der mit seitlichen Oeffnungen für die Rohrstutzen C⁴, Fig. 11, versehen ist. Zweck dieser Kästen ist, eine Abkühlung der Röhren C⁵ durch äufsere Luft, sowie die directe Weiterstrahlung der Wärme dieser Röhren zu verhüten. Um die Wärme möglichst gut zurückzuhalten, können diese Kästen auch mit schlechten Wärmeleitern umgeben werden. Die Zwischenräume zwischen den Brennern B¹ B¹ auf den Herdplatten B können in gleicher Weise mit schlechten Wärmeleitern ausgefüllt werden, wie dies Fig. 7 und 7 a zeigen.

Auf dem unter der Retorte D³ befindlichen Theil der Herdplatten B ist, wie in vergröfsertem Mafsstab Fig. 13 zeigt, ein Rand M angebracht, durch den ein kleines Bassin M^x gebildet wird, in welches ein aus dem Oelbehälter K kommendes Rohr N, Fig. 1 und 13, einmündet. Dies Rohr kann durch ein Ventil N¹ verschlossen werden. Ein Schieber F, Fig. z, 2 a und 14, zur Regulirung des Luftzutritts in den Feuerraum ist unterhalb der Kästen L L angeordnet.

Der beschriebene Apparat functionirt wie folgt:

Ein brennendes Zündhölzchen wird in das Bassin M¹ eingelegt und eine geringe Menge von Kohlenwasserstoffflüssigkeit durch Röhre N zugeführt; die Flüssigkeit in dem Bassin auf der Herdplatte entzündet sich dann und erhitzt zunächst die Retorte D³, Fig. 4 und 5. Gleichzeitig läfst man in letztere eine kleine Menge Wasser eintreten. Dann wird ein kleines Quantum Kohlenwasserstoffflüssigkeit der kleinen Retorte Z?⁴ zugeführt. Der in Retorte D³ sich bildende überhitzte Dampf wird durch Röhre D ⁵ in die Mischungsdüse E eingeführt, in der er sich mit dem Gase vermischt, das durch die Röhre Z?⁶ aus dem oberen Theil der Retorte Z?⁴ entweicht. Das Gemisch entweicht durch Röhre E¹ nach Röhre C und verbreitet sich durch Röhre C⁵ nach den einzelnen Gasdüsen C, reifst in den Brennern B¹ B¹ der Herdplatten beim Austritt aus C¹ Luft mit sich,

Und die brennbaren Gase gelangen dann auf dem Feuerherd B zur Verbrennung. Gleichzeitig tritt Gas durch die Röhren C⁹ und Gasdüsen C C unter den gröfseren Retorten D' und D² aus und erhitzt auch diese durch seine Verbrennung. Sobald sämmtliche Retorten erhitzt sind, wird in die Retorte J?² OeI eingelassen und Wasser oder Dampf in die gröfsere Retorte I)¹, wodurch der mit Bezug auf die kleineren Retorten D³ und Dⁱ bereits beschriebene Vorgang sich wiederholt, indem die Verbrennungsproducte durch die Röhren D⁷ und2?^s nach der Mischungsdüse E und von hier durch Röhre E^ nach C^% und den Brennern gelangen. Bei wachsender Temperatur wird die Flamme der Brenner, welche anfangs gelb ist und leuchtet, nach und nach mattblau oder violett und durchscheinend, und entwickelt dann eine sehr hohe Temperatur. Die in die Heizrohren hinein gelangenden Verbrennungsproducte sind vollkommen unsichtbar und geruchlos.

Mittelst der Hähne oder Ventile G² G³ H³ H¹ (s. Fig. 16 a in gröfserem Mafsstabe), kann das Quantum des zur Verbrennung gelangenden Gasgemisches, also die zu erzeugende Temperatur, den verschiedenartigsten Anforderungen entsprechend regulirt werden. Auf den zur Einstellung dieser Hähne oder Ventile dienenden Spindeln können Zeiger befestigt werden, welche über einer Scala liegen, so dafs man auf letzterer das Mafs der Oefmung der Hähne stets controliren kann, wie dies Fig. 16 a in gröfserem Mafsstabe zeigt.

Die in den Fig. ι a, 2 a, 3 a, 4 a, 5 a und 7 a dargestellte Modification ist der vorbeschriebenen Einrichtung hinsichtlich der Construction der Retorten, Gasdüsen und Brenner, sowie der Form der Vertheilungsröhren ähnlich, welche das Gas aus den Retorten nach den Verbrennungspunkten leiten, unterscheidet sich aber in der Anordnung der Röhren, welche das Gemisch von Kohlenwasserstoffflüssigkeit und Dampf oder Wasser in die Retorten leiten, sowie in ihrer Wirkungsweise. Es wird nämlich zunächst Dampf oder Wasser durch die Retorten geführt, dann findet eine Vermischung mit Kohlenwasserstoffflüssigkeit statt, worauf endlich das Gemisch in andere Retorten eingeleitet wird, aus denen die Destillationsproducte in die Brenner gelangen und verbrennen, wie im ersten Falle. Es geschieht dies wie folgt:

Eine Röhre £>", Fig. 5 a, verbindet die Retorte D ³ mit einer Mischungsdüse E. Diese Düse steht durch eine andere Röhre mit Retorte D¹ in Verbindung. Eine Röhre £>⁵ verbindet die RetorteD¹ mit einer mit Retorte Z>² verbundenen Mischungsdüse E. Die Retorten D' und D³ stehen mit dem Wasser- und Dampfbehälter in Verbindung, und zwar durch Röhren G und G¹, und die Enden der Mischüngsdüsen sind durch Röhren H und H^x mit dem Kohlenwasserstoffbehälter verbunden,- Der von der Retorte D³ kommende Dampf' trifft mit dem Kohlenwasserstoff in der Mischungsdüse E zusammen und reifst denselben nach der Retorte D* hin mit fort, durch deren Deckel die Destillationsproducte durch Röhre D⁷ nach Röhre C entweichen, um, wie vorbeschrieben, zur Verbrennung zu gelangen, und der Dampf, welcher, aus Retorte D¹ kommend, durch Röhre Z>⁵ nach der Mischungsdüse E gelangt, trifft in dieser mit dem Kohlenwasserstoff zusammen, vermischt sich damit und gelängt in die Retorte D², von wo aus die Producte durch Röhre Z>⁸ nach Röhre C⁸ entweichen, um in der bekannten Weise zur Verbrennung zu gelangen.

Das Mafs der in die Retorten einzuführenden Flüssigkeiten kann durch einen Hebelmechanismus automatisch regulirt werden. Diese Hebel stehen mit biegsamen Platten in Verbindung, die durch die Schwankungen der Kesselspannung in Action treten. A, Fig. ib und 2 b, stellt einen Behälter dar, der mit flüssigem Kohlenwasserstoff gefüllt und in genügender Höhe aufgestellt ist, um in den beschriebenen Verbrennungsapparat durch hydrostatischen Druck OeI hineinzubefördern. Der Behälter A wird durch den Wasserdruck eines Behälters JS gefüllt oder durch eine Pumpe C, die die zu brennende Flüssigkeit (OeI) aus einem gröfseren Behälter D schöpft, der unterhalb des Behälters A angeordnet ist. Die Pumpe C kann mittelst einer Dampfmaschine oder eines anderen Motors getrieben werden; sie kann auch durch einen Hebel bewegt werden, der durch das Auf- und Niederschwanken eines Tender- oder Wagenkastens auf seinen Federn in schwingende Bewegung versetzt wird. Das überschüssige OeI gelangt in den Behälter A, !liefst durch eine Röhre E über und gelangt so aus dem oberen Behälter A wieder zurück nach dem unteren gröfseren Behälter D. Eine Röhre F führt nach der Retorte G, in welcher das OeI, bevor es zur Verbrennung gelangt, verdampft wird; in der Röhre F befindet sich ein Hahn H, durch den man das Mafs des Oelzuflusses aus der Retorte A nach der Retorte G reguliren kann. Construction und Mafsverhältnisse dieses Hahnes H sind derart, dafs er die höchsterforderliche Menge Oeles durchläfsr, wenn man seine Spindel J aus der Schlufsstellung um einen Winkel von 60 bis 120⁰ (am besten go°) dreht. Ein auf dieser Spindel befestigter Hebel K trägt an seinem Ende einen längeren Schlitz, so dafs die Stange M, die durch ihre Verbindung mit dem oberen Hebel N zur Bewegung des letzteren dient, in diesem Schlitz näher oder entfernter vom Drehpunkt eingestellt werden kann. Wie aus Fig. 1 b und 2b zu ersehen, erhält der Hebel N seine

Bewegung durch eine biegsame Platte O, welche durch die schwankenden Kesselspannungen bewegt wird. Der Angriffspunkt der Stange M an dem Hebel N ist in der Richtung der Länge des letzteren verstellbar, so dafs von der Bewegung solcher biegsamen Platten jeder erforderliche Theil übertragen werden kann. Die Stange M kann durch eine Verschraubung verlängert oder verkürzt werden, so dafs sie der Winkelstellung des Hebels K auf der Hahnspindel J bequem sich anpassen läfst.

Ein ähnlicher Hebelmechanismus, dessen einzelne Theile mit kleinen Buchstaben bezeichnet sind, dient zur Regulirung des Wasserzuflusses in die Retorten und zur Erhaltung desselben constanten Speisedruckes.

Ferner ist zur Regulirung der Luftzufuhr eine dritte ähnliche Hebelanordnung vorhanden, durch die man die Stellung des vorgenannten Schiebers P unter dem Herd, d. i. den Luftzutritt zu dem Feuer reguliren kann.

Durch Aenderung der Stellung der Hebel K und k auf den Spindeln J und j kann man das Verhältnifs des Mafses des Oeffnens und Schliefsens der Hähne während verschiedener Pressungen im Kessel ändern, so dafs die Bewegungen der Hähne das eine Mal schneller als ein anderes Mal erfolgen. Dadurch, dafs man ferner die wirksamen Längen der Hebel K k, sowie der Hebel N η ändert, kann ferner das Mafs der Zuführung der drei Flüssigkeiten automatisch regulirt werden.

Fig. 17 und 18 veranschaulichen, wie die Erfindung bei einem horizontalen Kessel mit innerer Feuerung Anwendung findet. Es sind hier die Brenner B¹ B¹ horizontal an dem äufseren Ende des Feuerraumes angeordnet, wobei die Flammen die Retorte Dⁱ in ähnlicher Weise, wie vorbeschrieben, erhitzen.

In Fig. 19 sind die Herdplatten, welche die Brenner B¹B¹ tragen, unter einem Winkel von 45° zur Horizontalebene geneigt angeordnet; eine solche Anordnung kann bei Röhrenkesseln mit abgeschrägter Feuerbüchse Anwendung finden.

Fig. 20 zeigt die Anwendung bei einem vertical stehenden Kessel. Die Herdplatten B B werden innerhalb der Feuerbüchse in die Lage der fortfallenden Roststäbe gebracht und die horizontalen Röhren, welche nach den mit Wasser oder Kohlenwasserstoffen gefüllten Behältern führen, gehen durch den Wasserraum und die Herdwand des Kessels.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche:

   s. An einem durch Verbrennung flüssiger Kohlenwasserstoffe mit Dampf und Luft functionirenden Heizapparat die Combination von zwei oder mehr Paaren von getrennten Retorten £>^l D* Dⁱ £>^l mit Behältern ,ST¹ K, die mit Kohlenwasserstoffflüssigkeit bezw. Wasser gefüllt und durch Röhren mit Gasdüsen C C verbunden sind, wobei die eine Retorte eines jeden Paares mit Wasser oder Dampf und die andere Retorte mit Kohlenwasserstofffiüssigkeit versehen wird und das durch Erhitzung der Retorten producirte Gas- und Dampfgemisch an den Gasdüsen C C auf einem Feuerherd zur Verbrennung gelangt.

   An einem solchen Apparat die Combination von zwei oder mehr Paaren getrennter Retorten D^x D"¹ D^z D\ welche durch die in ihnen erzeugten Gase erhitzt werden und durch Röhren GG¹HH¹ mit Kohlenwasserstoffflüssigkeit bezw. Wasser oder Dampf enthaltenden Behältern K¹ K, sowie mit Gasdüsen C C, an welchen die producirten Gase und Wasserdämpfe verbrannt werden, so verbunden sind, dafs die eine Retorte eines jeden Paares ein Quantum von Dampf oder Wasser empfängt, welche dann mit einer Kohlenwasserstoffflüssigkeit zusammen in eine Retorte desjenigen anderen Paares übergeführt werden, aus welchem die er-,' zeugten Gase nach den Gasdüsen C C und den Verbrennungspunkten auf dem Feuerherd gelangen.

   An einem solchen Apparat die Combination von zwei oder mehr Paaren getrennter Retorten D¹ Z>² D^% Z>\ die unter einander, sowie mit dem Dampf- und Wasserbe^ hälter K¹ und dem Kohlenwasserstoffflüssigkeitsreservoir K und mit den Gasvertheilungsröhren C⁵ C^s und den Gasdüsen C G oder Brennern B¹ B' so verbunden sind, dafs der Dampf einer Retorte des einen Paares in die andere Retorte desselben Paares gelangt und die in dieser zweiten Retorte producirten Gase an den Gasdüsen C C unter den Retorten zur Verbrennung kommen.

   An einem solchen Apparat, in Combination mit getrennten Retorten D¹ Z>² D³ D\ die zu Paaren verbunden sind und Dampf und Kohlenwasserstoffgas in dieselbe Röhre G¹ bezw. C"⁸ leiten, eine Reihe von Gäsdüsen C C, die ein Gemisch von Wasserdampf und Gas durch konische, auf einem Feuerherd angeordnete Brenner oder Luftdüsen B¹ B¹ hindurchführen.

   An einem solchen Apparat die Combination von Gasdüsen C C mit Vertheilungsröhren, welche durch Kästen L L geschützt sind, wobei jene Düsen in konische Brenner oder Luftdüsen B¹ B¹ eines geschlossenen Feuerherdes hinein sich erstrecken.

   In Combination mit einer Reihe von getrennten Retorten D¹D²D³D*, welche in vorbeschriebener Weise in Paaren angeordnet sind, um Kohlenwasserstoffflüssigkeit zusammen mit Dampf und Luft zu verbrennen, ein Bassin M¹ unter einem der Retortenpaare.

   In Combination mit einem solchen Heizapparat ein kleiner, höher placirter Behälter A, der die Verbrennungsflüssigkeiten in den Apparat einleitet und ununterbrochen durch einen gröfseren Behälter D gespeist wird, sowie Hähne oder Ventile HH, welche durch einen Druckregulator oder einen Thermostaten automatisch eingestellt werden und zur Regulirimg des Zuflusses von Kohlenwasserstoffflüssigkeit bezw. Wasser oder Dampf dienen.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.