DE196755C

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Publication number: DE196755C
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Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 196755 - " KLASSE 241 GRUPPE

THEODOR NAGEL in BAKU, Ruszl.

hervorbringt.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 5. August 1906 ab.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Luftzufuhr zu Feuerungen vermittels der Druckschwankungen, die ein fließender Rauchgasstrom durch Absorption eines seiner Bestandteile in einem Absorptionsgefäß hervorbringt. Gegenüber einem bekannten derartigen Verfahren hat das vorliegende Verfahren den großen Vorteil, daß es eine größere Empfindlichkeit gegen die chemische Zusammensetzung der Rauchgase besitzt, und zwar dadurch, daß bei demselben das Verhältnis des Volumens der in das Absorptionsgefäß hineingedrückten Gase zu dem Volumen der aus dem Gefäße abgesaugten Gase ein unveränderliches ist und die Gase im Absorptionsgefäß und in den Pumpenleitungen auf gleicher Temperatur gehalten werden.

Im folgenden soll das Verfahren an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Reglers erklärt werden, welcher die Luftregelung an einem Dampfkessel mit Naphthafeuerung zu besorgen hat. Der Sauerstoff der Rauchgase wird bei diesem Regler durch Verbrennung in Wasserstoff beseitigt. Zu diesem Zwecke wird ein kleines Quantum dieses Gases den Rauchgasen vor deren Eintritt in das Absorptionsgefäß zugesetzt. Um das Schema übersichtlicher zu machen, sind darin drei gesonderte einfach wirkende Gaspumpen aufgeführt, welche in praktischer Ausführung durch eine einzige doppeltwirkende Differentialpumpe ersetzt werden. Die Pumpe I saugt Rauchgase aus einem Zuge der Kesselmauerung durch das Rohr b mit Schlangenrohr b_v Die Pumpe II saugt zugleich Wasserstoff aus dem Gasbehälter G durch das Rohr g und Schlangenrohr g_x. Beim Rückgange des Kolbens werden Rauchgase aus I und Wasserstoff aus II zusammen durch das Rohr U₁ in den Teil A₁ des Absorptionsgefäßes getrieben, wo sich von den Rauchgasen etwa mitgeführtes Wasser absetzt. Von dort bewegt sich das Gasgemisch durch das Rohr α₂ zum Verbrenner V. Der Verbrenner enthält entweder Platinschwamm, Platinasbest o. dgl., welche durch eine Flamme erhitzt erhalten werden, oder aber eine Platinspirale aus dünnem Draht, welche durch elektrischen Strom im Glühen erhalten wird.

Sobald das Gasgemisch in den Verbrenner gelangt, verbrennt der freie Sauerstoff der Rauchgase zu Wasser, welches mit den übrigbleibenden Gasen zusammen durch das Rohr a₃ und die Rohrschlange a₄ nach dem Teil A₂ des Absorptionsgefäßes gelangt. Der Teil A₂ dient nur als Windkessel für die Pumpen. Aus ihm saugt die Pumpe III die Gase mit dem gebildeten Wasser durch das Rohr \ und treibt alles zusammen durch das Auswurfrohr ^₁ ins Freie.

Der Teil A₁ des Absorptionsgefäßes besitzt ein Wasserablaßventil iv, welches mit einem · Schwimmer verbunden ist und durch letzteren

gehoben wird, sobald sich genügend Wasser in A₁ angesammelt hat. Dieses Wasser, welches sich aus den Rauchgasen ausscheidet, noch bevor sie in den Verbrenner gelangt sind, fließt durch das Ventil·»' in das Rohr % und wird durch die Pumpe III fortgeführt. Die drei Schlangenrohre -b_v g_x, a_i mit den Teilen A₁ und A₂ befinden sich in einem Behälter mit Wasser, dem Temperaturausgleicher,

ίο und dienen dazu, die Gase vor Eintritt in die Pumpen auf gleiche Temperatur zu bringen, was unbedingt erforderlich ist. Die absoluten Temperaturen der Gase oder des Wassers im Temperaturausgleicher sind ganz ohne Belang. An den Teil A₂ des Absorptionsgefäßes schließt sich ein Rohr a₅ an, durch welches der Gasdruck in A₂ auf den Luftklappenregler L einwirkt. Dieser Luftklappenregler ist bereits bekannt und besteht aus einer in Quecksilber schwimmenden, umgestürzten Glocke, welche durch den Gasdruck gehoben und gesenkt wird und mittels eines Stiftes an den Hebel, welcher auf der Klappenwelle befestigt ist, stößt. Für diesen Zweck können auch andere, bereits bekannte Vorrichtungen benutzt werden.

Die Gase müssen die Pumpenzylinder mit gleichem Druck füllen, während die Gasdrücke im Rohr b und im Absorptionsgefäß fortwährend wechseln. Zur Erreichung dieses gleichen Gasdruckes dienen Druckreduktionsventile bekannter Konstruktionen, welche zwischen den Rohren b₁ und \ und den Zylindern eingeschaltet sind. Auf dem Schema sind, diese Ventile weggelassen. Der Wasserstoff wird unter stetigem Druck durch Gewichte an der Gasbehälterglocke gehalten. Das zweite Rohr im Gasbehälter dient zum Nachfüllen desselben. Der normale Gasdruck im Absorptionsgefäß liegt unter dem Atmosphärendruck und beträgt etwa 710 mm Quecksilbersäule, die Schwankungen, betragen etwa 50 mm nach jeder Seite von diesem Normaldruck. Je mehr freien Sauerstoff die Rauchgase enthalten, desto kleiner wird der Gasdruck im Absorptionsgefäß und umgekehrt. Bei zu viel Luft, also bei fallendem Gasdruck senkt sich die Glocke L und schließt die Luftklappen am Feuerraum. Ist der Druck in A₂ gleich dem Atmosphärendrucke, so stehen die Luftklappen ganz offen.

In der praktischen Ausführung werden, wie zu Anfang gesagt, die drei Pumpen I, II und III durch eine einzige doppeltwirkende Differentialpumpe ersetzt. Die volle Kolbenseite ersetzt die Pumpen I und II in der Weise, daß während eines bestimmten Bruchteils des Kolbenweges Wasserstoff aus G angesaugt wird und während des übrigen KoI-benweges in den Zylinder Rauchgase gesaugt werden. Das Gemisch gelangt beim Rückgang des Kolbens in den Teil A₁ des Absorptionsgefäßes usw. Die Kolbenseite mit der Kolbenstange, wo der wirkende Kolbenquerschnitt durch letztere reduziert ist, ersetzt die Pumpe III. '

Die Verteilung der Gase bei Ein- und Austritt in und aus den Zylindern muß durch .Schieber oder Ventile mit zwarigläufiger Bewegung besorgt werden, nicht aber durch gewohnliche Pumpenventile, nur für den Wasserstoff kann ein solches benutzt werden. Der Temperaturausgleicher wird in praktischer Ausführung in ein kleines Gefäß zusammengedrängt. Dabei können alle drei Rohrschlangen um eine gemeinsame geometrische Achse, eine dreifache Schraube bildend, gewunden werden. Die Teile A₁ und A₂ des Absorptionsgefäßes sind bequem in dem freien inneren Zylinderraum,. welchen die Spiralen der Schlangenrohre bilden, unterzubringen-

Bei beschriebener Einrichtung können außer Wasserstoff auch Kohlenoxydgas oder gasförmige Kohlenwasserstoffe oder auch Leuchtgas zur Verbrennung des Sauerstoffs benutzt werden. Dem Wasserstoff ist jedoch der Vorzug zu geben, weil bei seiner Benutzung die Empfindlichkeit des Reglers gegen den freien Sauerstoff in den Rauchgasen dreimal größer ist als bei Benutzung anderer brennbarer Gase.

Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, können im Absorptionsgefäße keine Gasdruckänderungen eintreten, solange das in das Gefäß geschaffte Gasvolumen der Summe der vernichteten und fortgepumpten Gasvolumina gleich bleibt. Ein solcher Zustand kann nur dann eintreten, wenn die chemische Zusammensetzung der Rauchgase eine ganz bestimmte, beabsichtigte ist bzw. der freie Sauerstoff einen bestimmten Prozentsatz der Rauchgase ausmacht. Jede Änderung dieser Zusammensetzung ruft aber sofort eine Gasdruckänderung hervor. Diese Druckdifferenzen können leicht zum Betriebe eines bekannten Luftklappenreglers benutzt werden.

Zu weiterer Erklärung diene ein Zahlenbeispiel: Angenommen, eine Verbrennung soll so bezweckt werden, daß normal in den Verbrennungsprodukten 5 Prozent Sauerstoff und

95 Prozent Kohlensäure und Stickstoff enthalten sind. Es seien die Pumpen so bemessen, daß pro 100 ecm Rauchgase, welche in das Absorptionsgefäß getrieben werden,

96 ecm aus letzterem abgesaugt werden. Bei vorgeschriebener Zusammensetzung der Rauchgase ergibt sich folgendes: 1. Eintritt 100 ecm.

2. Austritt 95 ecm durch Absaugung und 5 ecm durch Verbrennung des Sauerstoffs, zusammen ebenfalls 100 ecm. Es kann also keine Gasdruckänderung im Absorptionsgefäß entstehen. Nimmt man an, es trete zu viel

Luft in den Feuerraum, so daß der Überschuß nicht zur Verbrennung verbraucht wird, so wächst der Gehalt an Sauerstoff in den Rauchgasen. Angenommen, die neue Zusammensetzung der Rauchgase sei io Prozent Sauerstoff und 90 Prozent anderer Gase. Sobald diese Gase in das Absorptionsgefäß treten, ergibt sich folgendes: 1. Eintritt 100 ecm, 2. .abgesaugt 95 ecm wie früher und 10 ecm Sauerstoff verbrannt — zusammen jetzt 105 ecm. Es sind also um 5 ecm mehr Gas aus dem Absorptionsgefäß entfernt, als in ihn gepumpt sind. Diese 5 ecm Gase rufen aber eine Druckverminderung im Ab-Sorptionsgefäße hervor. Bei zu geringem Luftzutritt zum Feuerraum findet das umgekehrte statt.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Verfahren zur Regelung der Luftzufuhr zu Feuerungen vermittels der Druckschwankungen, die ein fließender Rauchgasstrom durch Absorption eines seiner Bestandteile in einem Absorptionsgefäße hervorbringt, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Volumens der in das Absorptionsgefäß eingedrückten Gase zu dem Volumen der aus dem Gefäß abgesaugten Gase ein unveränderliches ist und die Gase im Absorp'donsgefäß und in den Pumpenzuleitungen auf gleicher Temperatur gehalten werden.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbrennung des in den Rauchgasen enthaltenen Sauer-Stoffs mit den Rauchgasen Wasserstoff in das Absorptionsgefäß gedruckt wird.
3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch I und 2, gekennzeichnet . durch einen das geteilte Absorptionsgefäß (A₁ und A₂) und die schlangenartig gewundenen Teile (g_v b_v aj der Pumpenleitungen aufnehmenden Wasserbehälter und eine Pumpe zur Zuleitung von Rauchgasen und Wasserstoff zu dem Teil (A₁) des Absorptionsgefäßes und Ableitung der von Sauerstoff befreiten Gase aus Teil (A₂) des Gefäßes.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

Berlin, gedrückt in der reiChsdruckerei.