DE2349294A1

DE2349294A1 - Dampf- oder heisswassergenerator mit katalytischer verbrennung von kohlenwasserstoffen

Info

Publication number: DE2349294A1
Application number: DE19732349294
Authority: DE
Inventors: Andre Brulfert
Original assignee: BRULFERT
Current assignee: BRULFERT
Priority date: 1972-10-04
Filing date: 1973-10-01
Publication date: 1974-04-11
Also published as: SE414425B; CH578150A5; IT998685B; JPS5817361B2; NL7313583A; CA990156A; GB1441296A; US3908602A; JPS4993702A; BE805616A

Description

Andre BRULFERT, 6, rue des Peintres Parrocel, Avignon,Vaucluse,

Frankreich

Andre, HOSS, 23, Boulevard Saint-Ruf, Avignon, Vaucluse, Gabriel Frankreich

Dampf- oder Heißwassergenerator mit katalytischer Verbrennung von Kohlenwasserstoffen .

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dampf- oder Heißwassergenerator mit einer katalytischen Verbrennung gasförmiger oder flüssiger Kohlenwasserstoffe.

Die wesentliche Eigenschaft des als katalytische Oxydation bezeichneten chemischen Phänomens ist es, eine vollständige Verbrennung von Kohlenwasserstoffen bei relativ niedriger Temperatur in der Größenordnung von 120° bis maximal 400° C zu erreichen, ohne daß irgendwelche giftigen Abfallprodukte freigesetzt werden. Die Verbrennung geschieht ohne Flamme, ohne Asche und ohne Rauchgase.

Es handelt sich somit um eine Art der Wärmeerzeugung und, allgemeiner gesagt, der Energieerzeugung, die sauber und umweltfreundlich ist und die, für. sich genommen, weder einen Schornstein noch irgendwelche Abführungsleitungen erfordert. Es handelt sich ferner um ein außerordentlich wirtschaftliches Verfahren zur Wärmeerzeugung, mit einer Ausbringung von beinahe

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100%, da ohne Wärmeverluste gearbeitet - wirdip so daß=·" "tier- ''-""■ Gewinnungspreis, der in den Kohlenwasserstoffen enthaltenen Wärmeenergie so niedrig wie nur möglich ist. Verglichen mit jeder anderen Art des Heizens oder der Wärmegewinnung liegt eine Verringerung des Gewinnungspreises in der Größenordnung von 25. bis 30%, ggfs. auch 35%, vor.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die die katalytische Verbrennung von Kohlenwasserstoffen benutzt, um unter Druck stehenden Dampf oder Heißwasser-,zu erzeugen, dessen Dampf bzw. Wärme auf die verschiedenen Arten entsprechend der ins Auge gefäß te-h Anwendung genutzt werden kann * _: -->·.-

Gemäß der Erfindung ist ein Dampf— oder Heißwassergenerator geschaffen, der mindestens ein Katalysatorelement aufweist, das bei Kontaktnahrae mit einem Kohlenwasserstoff in Anwesenheit von Luft durch die katalytische Oxydation des Kohlenwasserstoff es eine exotherme Reaktion bei einer Maximaltemperatur in der Größenordnung von 400° Cbewirkt, welche Wärmeerzeugung zur Verdampfung oder Erhitzung einer Flüssigkeit in einem offenen oder geschlossenen Kreislauf benutzt wird. Diese Flüssigkeit kann Wasser oder jede andere geeignete Flüssigkeit sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Generator mehrere vertikal batterieförmig im Inneren eines wärmeisolierten Gehäuses angeordnete Katalysatorelemente auf und der Raum zwischen den Katalysatorelementen wird dabei von Rohren eingenommen, die von der Flüssigkeit durchströmt und die untereinander derart verbunden sind, daß sie eine lückenlose Abschirmwand zwischen den Katalysatorelementen bilden. Dabei wird die Speisung der Katalysatorelemente mit Brennstoff über eine Hauptversorgungsleitung gewährleistet, die so viele Ver— teilerabzweigungen hat, wie Katalysatorelemente vorhanden sind.

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Die Katalysatorelemente, die vorzugsweise auf der Basis von Platinschwamm, Kobaltsehwamm aier Ferronickelschwamm ausgebildet sind^. müssen durch elektrische Widerstände gezündet werden oder es muß ihnen eine Zündfunkeneinrichtung zugeordnet sein, die die._;:entsprechenden elektrischen, elektronischen oder piezoelektrischen Mittel aufweist.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes wird mit einem Kohlenwasserstoff-Brennstoff in Form eines unter Druck stehenden Gases .wie beispielsweise Butan oder Propan gearbeitet, wobei die Speisung der Katalysatorelemente ausgehend von einer Gasquelle geschieht, nachdem - ,,., das Gas durch einen entsprechenden Druckminderer geströmt ist.

Gemäß einer anderen speziellen Ausführungsform ist der" Kohlenwasserstoff-Brennstoff unter normalen Betriebsbedingungen flüssig und die Speisung der Katalysatorelemente geschieht, durch Kapilarität, durch Injektion oder durch Zerstäubung. . '

Der erzeugte Dampf, der in einem oberhalb der Katalysatorelemente befindlichen Speicher gesammelt wird, kann je nach beabsichtigter Verwendung verschiedenen Kreisläufen folgen. Es ist eine Ausführungsform vorgesehen, bei der der erzeugte Dampf mindestens eine Aufnahmestation wie beispielsweise einen Dampfmotor oder eine Turbine treibt, wobei der Dampfkreislauf geschlossen ist und aus einem Speicher besteht, der am unteren Ende der Katalysatorelemente liegt und der dauernd Flüssigkeit enthält, die von einem Dampfkondensator und einem Kühlradiator kommt, ferner aus dem Dampfspeicher oberhalbder Katalysatorelemente und schließlich einem wärmeisolierten Leitungssystem, mit dem der Dampf zu dem Dampfverbraucher hin-und rückgeleitet wird.

Der Dampfverbraucher ist beispielsweise ein Dampfmotor in einem geschlossenen Kreislauf, der mindestens einen Zylinder aufweist,

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der über zwei einander gegenüberliegende Zuf ührungsschlitze und zwei dnander- gegenüberliegende Ableitschlitze, die alternativ von einer Verteileinrichtung freigegeben oder abgedeckt werden, in leitender Verbindung mit den wärmeisolierten Zuführungs- und Rückführungsleitungen für den Dampf steht, wobei der Dampf in jedem Zylinder alternativ auf die eine und die andere Fläche eines Kolbens einwirkt, dessen Kolbenstange Mitteli zur Übertragung und zur Transformation der Bewegung zugeordnet ist.

Der Dampfgenerator gemäß der Erfindung, der einem solchen Motor zugeordnet ist, bildet mit diesem eine Baueinheit, die ausgesprochen leise bei hoher Ausbringung und ohne Verschmutzungsgefahr arbeitet und somit äußerst vorteilhaft ist, wenn man diese Baueinheit mit den üblichen Motoren vergleicht. Die hohe Ausbringung wird Dank der doppelt wirkenden Kolben erreicht, die auch infolge einer entsprechenden Wärmeisolierung und schließlich infolge ones erhöhten Dampfdruckes,

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der zwischen 25 und 50 kg/cm liegt, während bei den besten

2 Dieselmotoren der Druck kaum 15 kg/cm erreicht.

Gemäß einer anderen Aus führungs form des Er findungs gegenstandes speist der erzeugte Dampf oder das erzeugte Heißwasser mindestens einen Wärmeaustauscher. Je nach der Art des oder der Wärmeaustauscher paßt sich damit der Generator verschiedenen Gebrauchszwecken an:

a) der Generator kann als Zentralheizung bei geschlossenem Kreislauf zur Beheizung von Wohnungen oder Industrieräumen benutzt werden, mit Verwendung von Radiatoren, Luftheizungen oder jeglichen anderen Einrichtung zur Verteilung und Verbreitung der erzeugten Wärme?

b) der Generator kann zur häuslichen oder industriellen Heißwasserbereitung benutzt werden;

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c) der Generator kann in Verbundbauweise.sowohl zu Zentralheizungszwecken wie auch zu Zwecken der Heißwassererzeugung eingesetzt werden.

Schließlich kann der erfindungsgemäße Generator mit einer Anzahl von Zusatz- und Hilfsgliedern für die Regelung·sowie zu Sicherheitszwecken versehen sein_? wie beispielsweise Pumpen, Ventilen, Pressostaten, Thermostaten, Druckfühlern, Ablenkleitungen und dgl.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele des ErfindungsgegenStandes werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen;

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Generator gemäß der Erfindung, der mit flüssigen Kohlenwasserstoffen gespeist wird und zum Treiben eines Dampfmotors mit geschlossenem Kreislauf benutzt wird,-

Fig. 2 eine Teil-Längsschnittdarstellung des von dem Generator nach Fig. 1 gespeisten Dampfmotors,

Fig. 3 eine weitere Teil-Längsschnittdarstellung des Motors nach Fig. 2 mit Darstellung seiner Verteilerkammern,

Fig. 4 einen Querschnitt durch den Motor mit Darstellung eines AntriebsZylinders und der beiden entsprechenden Verteilerkammern,

Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch einen weiteren Dampfgenerator gemäß der Erfindung, der mit gasförmigem Kohlenwasserstoff gespeist wird und zum Betrieb einer Radiatorheizung benutzt wird,

Fig. 6 einen Vertikal schnitt durch eine weitere Ausfilirungsform des Dampfgenerators gemäß der Erfindung, der mit flüssigen Kohlenwasserstoffen gespeist wird und zum Betrieb einer Heizung, die mit pulsierender Luft arbeitet, benutzt wird»

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Der in Fig. 1 dargestellte Generator ist besonders an den in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Motor angepaßt. Allgemein gesagt beinhaltet dieser Dampfgenerator Katalysatorelemente, die, wenn sie in Berührung mit einem flüssigen oder gasförmigen Brennstoff auf der Basis von Kohlenwasserstoffen gebracht werden eine exotherme Reaktion durch katalytische Oxydation bewirken, eine Reaktion, die unter Druck stehenden Dampf erzeugt, der auf die Kolben des nachstehend genannten Motors einwirkt.

Der beispielshalber dargestellte Motor weist zwei einander gegenüberliegende Zylinderblöcke 1 auf. Die Abmessungen variieren in Abhängigkeit von der gewünschten Motorkraft, sie bleiben jedoch im VergM.ch zu üblichen Motoren relativ gering. ,

Jeder Motorblock 1 ist mit entfernbar angeordneten Verkleidungen 2 und 2a versehen. Die Verkleidung 2 begrenzt die Kammer eines Antriebszylinders 3, während die beiden Verkleidungen 2a jeweils eine Verteilerkammer 4 und 5 begrenzen, die neben dem Antriebszylinder 3 liegen.

Die Vertälerkammer 4 steht mit dem Antriebszylinder 3 über zwei Einlaßschlitze 6a und 6b für den unter Druck stehenden Dampf in leitender Verbindung, die nahe der Enden sowohl des Zylinders 3 wie der Kammer 4 liegen»

Die Verteilerkammer 5 steht mit dem Antriebszylinder 3 über zwei Auslaßschlitze 7a und 7b für den Dampf in leitender Verbindung, die ebenfalls nahe der beiden Enden des Zylinders 3 und der Kammer 5 vorgesehen sind_o

Eine von dem Dampfgenerator 9 kommende Rohrleitung 8 mündet in die Verteilerkammer 4_O Eine andere Rohrleitung 10 verbindet die Verteilerkammer 5 mit dem Generator 9 ο Die Zuführung des

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Dampfes geschieht über die Rohrleitung 8, seine Abführung über die Rohrleitung 10.

In der Kammer eines jeden Antriebszylinders 3 ist ein Antriebskolben 12 angeordnet, der fest mit einer Kolbenstange 13 verbunden ist. Ein Kanal 14, der die Kolbenstange 13 durchquert, mündet in den Antriebskolben 12 und gewährleistet die Schmierung des oberen Endes des Antriebszylinders 3. Die Verkleidung 2 weist eine Zwischenwand 15 auf, durch die die Kolbenstange 13 geführt ist.«Das freie Ende der Kolbenstange 13 liegt außerhalb der Kammer des AntriebsZylinders 3 und ist mit einem Hilfskolben 16 verbunden, der gleitend in einem Außenabschnitt 17 der Verkleidung 2. angeordnet ist.

Die Dichtigkeit rund um die Kolbenstange 13 herum wird von bekannten selbstschmierenden Dichtungen 18 gewährleistet, die so gebaut sind, daß ihre Dichtigkeit mit dem in der Kammerjdes Zylinders 3 ausgeübten Druck anwächst.

Diese Spezialdichtungen 18 werden mittels Ringen 19 an ihrem Ort gehalten.

In jeder der Verteilerkammern 4 und 5 ist ein Schieber 20 angeordnet, der fest mit einer Stange 22 verbunden ist. Der Schieber 20 hat eine zylindrische Form und seine beiden Enden bilden Kopfstücke 20a und 20b, die mit Dichtungen versehen sind. Der Abstand zwischen den Kopfstücken 20a und 20b ist so gewählt, daß, wenn eines von ihnen einen der Schlitze 6a,6b,7a oder 7b in der Verteilerkammer überdeckt, der andere Schlitz nicht abgedeckt ist. Die Stange 22 tritt aus der Verteilerkammer durch eine Zwischenwand 23 der Verkleidung 2a heraus.

Selbstschmierende Dichtungen 24, die sich auf den Zwischenwänden 23 abstützen, gewährleisten die Dichtigkeit rund um die Stangen 22 herum. Diese Dichtungen 24 sind vom gleichen Spezialtyp wie

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die Dichtungen 18, die in den Kammern der Antriebszylinder 3 vorgesehen sind.

Die Dichtigkeit an den Enden der Antriebszylinder 3 sowie an den Enden der Verteilerkammern 4 und 5 wird durch normale Dichtungsringe 25 und 26 gewährleistet.

Die Zylinderblöcke 1· sowie die Rohrleitungen 8 und 9 zum Zuführen und Abführen des Dampfes sind durch eine entsprechende Schutzverkleidung 27 wärmeisoliert.

Zwischen den beiden Zylinderblöcken 1 befindet sich ein Gehäuse 28, das von einer Antriebswelle 29 durchquert wird. Die Übertragung der Bewegung der Antriebskolben 12 auf die Antriebswelle 29 geschieht, wie bei den üblichen bekannten Motoren auch, über Pleuel 30, die an den Hilfszylindern 16 angelenkt sind» Die Pleueln 30 sind mit Kurbelwannen (nicht dargestellt) verbunden, die auf der Antriebswelle 29 befestigt sind,

Eine Nockenwelle 32, "deren Drehung mit der der Antriebswelle 29 synchronisiert ist_s ermöglicht die Steuerung der Wechselbewegung der Schieber 20» Zu diesem Zweck sind die mit den Schiebern 20 fest verbundenen Stangen 22 an einem Pleuel 33 angelenkt, das jeweils mittels einer Druckfeder 35, die um die Stange 22 herum angeordnet ist_? gegen einen Nocken 34 angedrückt wird»

Die vorstehend beschriebene und in den Fig» 2 bis 4 dargestellte Vorrichtung ist nur eine besondere Ausführungsform. So können beispielsweise die zylindrischen Schieber 20 durch Schieber einer anderen Ausgestaltung.ersetzt werden, durch Ventile oder durch jede andere hin und her gehende oder rotierende Verteileinrichtung, die in äquivalenter Weise arbeitet. Die mechanische Transmission der üblichen Bauart kann durch eine hydraulische Transmission ersetzt werdenj wobei in einem solchen Fall die Hilfskolben 16 dann als Ölkompressoren arbeiten würden.

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Auch die Anzahl der Zylinderblocks 1 ist nicht begrenzt, da der Motor sowohl mit nur einem einzigen Zylinder wie auch mit einer Mehrzahl von Zylindern ausgestattet werden kann.

Der Generator 9, der den unter Druck stehenden Dampf erzeugt, der zur Speisung der Antriebszylinder 3 erforderlich ist, ist in einem durch eine entsprechende Verkleidung 36 wärmeisolierten Gehäuse angeordnet. Die Abmessungen des Gehäuses sind abhängig von der erwünschten Leistung.

In dem Gehäuse sind batterieförmig Katalysatorelemente 37 angeordnet, die auf vertikalen Trägern 38 befestigt sind. Diese Katalysatorelemente sind auf der Basis von Platinschwamm, KoZbaltschwamm oder Ferronickelschwamm ausgebildet und haben eine sehr lange Lebensdauer in der Größenordnung von 10 Jahren.

Die Speisung mit Brennstoff geschieht über eine Leitung 39, von der eine Reihe von Verteilleitungen 40 abzweigt, die jeweils ein Katalysatorelement 37 beschicken.

Zwischen den Katalysatorelementen 37 sind vertikale Rohre 42 angeordnet, die an ihren beiden Enden in Speicher 43 und 44 münden. Der eine Speicher 43 befindet sich auf dem Boden des Gehäuses. Aus ihm werden alle Rohre 42 beschickt» Demgegenüber befindet sich der Speicher 44 am oberen Ende des Gehäuses und setzt sich hier aus zwei Speicherkammern 44a und 44b zusammen, die untereinander durch ein oder mehrere Verbindungsrohre in leitender Verbindung stehen.

Der Dampfkreislauf schließt sich außerhalb des Gehäuses zwischen den Speichern 43 und 44. Die bereits erwähnte wärmeisolierte Rohrleitung 8 geht von #yi dem oberen Speicher 44^StIS und mündet in die Verteilerkammer 4.Die Rohrleitung 10 zur Rückführung geht von der Verteilerkammer 5 aus und mündet in einen Kondensator 45, der sich am oberen Ende eines Kühlradiators 46 befindet,

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dessen Basis über eine Rohrleitung 47 mit dem unteren Speicher 43 in leitender Verbindung stent.

Eine Luftzuführungsleitung 48 ist an der Seite des Gehäuses vorgesehen. In ihr ist ein Rückhaltefilter 49 für Stäube angeordnet-sowie eine Steuerklappe 50 zur Steuerung der Luftzufuhr.

Bei Kontakt mit dem Brennstoff, der über die Verteilleitungen 40 zugeführt wird und in Anwesenheit von Luft, die durch die Leitung 48 geführt wird, sind die Katalysatorelemente 37 der Sitz einer beträchtlichen Wärmefreisetzung, deren Temperatur sich auf etwa 400° bis 450° C einstellt. Demzufolge wird die in dem unteren Speicher 43 gesammelte Flüssigkeit in den Rohren 42 verdampft und man erhält in dem oberen Speicher 44

2 einen Druck, der etwa zwischen 25 und 50 kg/cm variiert.

Die Verdampfungsrohre 42, die zwischen den Katalysatorelementen 37 angeordnet sind, sind untereinander durch nicht dargestellte Flügelringe oder auf sonstige Weise derart verbunden, daß sie eine lückenlose Abschirmwand zwischen den Katalysatorelementen bilden, die sich jeglicher direkter Bestrahlung der Katalysatorelemente untereinander widersetzt»

Der unter Druck stehende Dampf, der den Zylinderblöcken 1 über die Rohrleitung 8 zugeführt wird, wird infolge der Hin- und Herbewegung der Kopfstücke 20a und 20b der Schieber 20 wechselweise zu den Einlaßschlitzen Sa und 5b gelenkt_β

Der somit in die Antriebszylinder 3 eingebrachte Dampf wirjdkt wechselweise auf die eine und die andere Fläche der Antriebskolben 12 und tritt dann in entspannter Form aus den Auslaßschlitzen 7a und 7b heraus in die abführende Leitung 10. Der Dampf wirkt gleichzeitig auf die innere Fläche eines der Kolben 12 und auf die äußere Fläche des anderen Kolbens 12 ein»

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Der Kreislauf vollendet sich durch die Kühlung und das Ende des Entspannens des Dampfes in dein Kondensator 45 und dem Kühlradiator 46. Es ist hervorzuheben, daß die Kolben 12 dauernd antreibend wirken, so daß jegliche Totzeiten vermieden sind.

Evtl. kann ein Teil des von dem Generator 9 erzeugten Dampfes einem unterschiedlichen Kjäslauf folgen, beispielsweise zur Betätigung einer Turbine.

Verschiedene Hilfseinrichtungen ermöglichen das Arbeiten der gesamten Baugruppe unter besten Betriebsbedingungen_o

Eine von der Antriebswelle 29 getriebene Pulsatorpumpe 52 gewährleistet die Einspeisung des Brennstoffes durch die Leitung 39. Dieser Brennstoff ist in diesem Pail flüssig,man &£ kann jedoch auch gemäße einer Variante des Antriebsmotors Druckgas, beispielsweise Butan oder Propan verwenden„

Die Einsteuerung des optimalen Leistungsbereiches geschieht durch die Steuerklappe 50 für die Luftzufuhr, sowie durch ein Ventil 51, das in die Leitung 39 eingesetzt ist und mit einer vom Benutzer zu bedienenden Betätigungseinrichtung versehen ist, die die analoge Rolle wie das Gaspedal beim üblichen Motor spielt.

Ein Ventil 53 mit variabler Öffnung, das in der Rohrleitung für die. Dampfzufuhr angeordnet ist, bietet eine zusätzliche Steuermöglichkeit, in dem direkt auf die Äbgäsmenge und den Druck des zugeführten Dampfes eingewirkt werden kann.

Die Kühlung wird durch eine Rohrleitung 54 beschleunigt, in der Flüssigkeit strömt, die von der Basis des Radiators 46 mittels einer Pumpe 55 geschöpft wird, die von der Antriebswelle 29 angetrieben wird. Diese Flüssigkeit wird durch einen Injektor im Inneren des Kondensators 45 zerstäubt.

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Eine Ablenkleitung 57 verbindet die Rohrleitung 8 für die Dampfzuführung direkt mit dem Kondensator 45. Sie ist mit einer Klappe 58 versehen, die direkt von einer austarierten Feder gesteuert wird und bildet ein Sicherheitselement im Falle des Auftretens von Überdrücken.

Das Anschalten oder Anläufen der Katalysatorelemente 37 wird durch einen elektrischen Widerstand 59 gewährleistet, dessen Einwirkung auf Katalysatorelemente bei der Abfahrt vom Benutzer in Gang gesetzt wird und der dann automatisch angehalten und wieder in Gang gesetzt wird_s wenn es erforderlich ist.

Die dauernde Speisung mit Wasser oder einer anderen Flüssigkeit, die der Wärmestrahlung der Katalysatorelemente 37 ausgesetzt wird, wird vorzugsweise ausgehend von der Basis des Radiators durch eine Pulsatorpumpe 60 gewährleistet, die in die Rohrleitung 47 eingeschaltet ist und von dem Motor in Abhängigkeit des Druckes und des Dampf bedarf es angetrieben wird«,

Der Temperatur- und Druckanstieg geschieht zwar schnell, erfordert jedoch trotzdem eine gewisse Zeit. Es können jedoch dem Motor auch Mittel zugeordnet sein, die ein unmittelbares Anfahren ermöglichen- So kann beispielsweise ein Hilfsspeicher

2 vorgesehen sein, der mit auf 10 kg/cm komprimierter Luft während der Arbeitsweise des Dampfmotors gefüllt wird. Eine Leitung verbindet diesen Hilfsspeicher mit den Zylinderblöcken 1 derart, daß die Entspannung der komprimierten Luft den Motor in der gleichen Weise betätigt"wie der Dampf. Sobald der Dampf dann wirksam, wird, wird diese Leitung automatisch abgeschaltet.

In den Fig, 5 und 6 sind zwei weitere Ausführurisbeispiele eines Dampfgenerators gemäß der Erfindung dargestellt und diese Ausführungsbeispiele sind'zur Wärmeerzeugung bestimmt. Wie auch beim

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vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Katalysatorelemente 37 batterieförmig in Zweiergruppen angeordnet, wobei die einen Katalysatorelemente mit ihren Vorderseiten und die anderen mit ihren Rückseiten einander gegenüberliegen. Sie befinden sich im Innern eines durch eine Verkleidung 36 wärmeisolierten Gehäuses= Die Anzahl der Katalysatorelemente 37 bestimmt sich in Abhängigkeit von der Anzahl der Heizungsradiatoren oder der Luftheizungsöffnungen, die zu bedienen sind, oder in Abhängigkeit von der gewünschten Heißwasserabgabemenge sowie schließlich auch in Abhängigkeit von den beiden vorstehend genannten Verbrauchern zusammen_β Die Speisung der Katalysatorelemente 37 mit Brennstoff geschieht durch eine Leitung 39₅ von der so viel Verteilerleitungen 40 und so viele Anlaufleitungen 61 abzweigen, wie der Generator 9 Katalysatorelemente 37 aufweisto

Für den Fall des Betriebes mit Propan oder Butan, entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Fig_o 5_S geschieht die Speisung der Katalysatorelemente 37 ausgehend von einer Gasquelle 62, wobei das Gas einen Druckminderer, 63 durchströmta Im Falle des Generatorbetriebes mit flüssigem Brennstoff entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Fig_o geschieht die Speisung der Katalysatorelemente 37 vorzugsweise durch die Wirkung der Kapilari-tät, durch Injektion oder durch Zerstäubung ο-Der in einem Speicher 64 befindliche Brennstoff strömt dabei entweder durch Schwerkraft aus, in welchem Fall der Speicher in der entsprechenden Höhenlage angeordnet ist, wie in Fig_o 6"strichpunktiert dargestellt, oder aber durch die Wirkung der PuIsatorpumpe 52₅ die von einem Elektromotor oder von einer Hilfs-Darapfturbine 65 angetrieben vji rd ο

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Ein vom Benutzer zu betätigendes Primärventil 51 ermöglicht den Zutritt des Brennstoffes zu der Leitung 59 sowie den Verteilerleitungen 40« Die Zündung der Katalysatorelemente 37 wird simultan jeweils an der Basis der beiden zugeordneten Elemente iron einem einzigen Kontakt gesteuert, der eine Zündvorrichtung 66 betätigt, deren Zündfunke sei es durch eine Batterie oder eine andere Elektrizitätsquelle sei es durch eine elektronische Einrichtung oder durch einen SelbstendzündungsVorgang piezo-elektrischer Art erzeugt wird.

Die Menge an gasförmigem oder flüssigem Brennstoff, die den Verteilerleitungen 40 der Katalysatorelemente 37 zugeführt wird, ebenso wie das evtl. erforderliche erneute Zünden der Katalysatorelemente 37 durch die Zündvorrichtung 66 werden automatisch durch einen Pressostaten 67 gesteuert, der in die Rohrleitung 39 eingeschaltet ist und mit Leitungen geringen Querschnittes mit einer der Speicherkammern 44a verbunden ist. Der Pressostat wird zuvor entsprechend dieser Wirkungsweise im Hinblick auf die Wärmeabstrahlerfordernisse der einzelnen Heizradiatoren 68 (Fig_o 8) oder der Luftheizungsöffnungen, die über eine Leitung 69 und ein Gebläse 70 (Fig„ 6) im Falle eines geschlossenen Dampfkreislaufes gespeist werden oder schließlich. aucn noch entsprechend der Temperatur und der Abgabemenge an Wasser im Falle der Verwendung des Generators als Heißwasserbereiter oder zumindest in Verbindung mit einer Heißwasserbereitung eingestellte Im letzteren Fall versteht es sichy daß der Generator nicht in ©inem geschlossenen Kreis arbeiten kann und daß eine Leitung 71 _s die in Fig_o 5 strich= punktiert dargestellt ist_s erforderlich ist_? die mit; einem Hauptwasserspeisekreis verbunden is to Ein Thermostat kann den Pressostaten 61 ersetzen_o

Auf der Hauptleitung für die auf der Leitung 39 zur Heranführung des Brennstoffes und im Innern des Gehäuses wird aus Sicherheitsgründen und entsprechend der gesetzlichen Bestimmungen ein Atmosphärendetektor 72 angeordnet₉ um jegliche Brennstoffzufuhr unterbrechen zu könne, wenn im Falle der Fehlfunktion des Generators oder irgendeiner Änderung der Atmosphäre im Innern des Gehäuses infolge von Gasverlusten oder anderen BrennstoffVerlusten derartiges erforck-lich ist. Ein gleicher Detektor kann für den Fall einer Undichtigkeit auch an der Brennstoff quelle selbst angeordnet werden.

Zwischen den Katalysatorelementen 37 und direkt ihrer Wärmestrahlung unterworfen sind Rohre 42 angeordnet₅ in denen das Wasser oder eine andere Flüssigkeit zirkuliert, und zwar im Falle der Anwendung ausschließlich als Raumheizung in einem geschlossenen Kreis, oder aber mit Hinzufügung von Fremdwasser im Falle der Heißwasserbereitung_s sei es allein oder in. Verbindung mit der Raumheizung. Es versteht sich, daß die eine oder die andere Verwendungsweise in jedem Augenblick einzig durch die entsprechende Schaltung eines Ventiles_s eines Hahnes od.dgl. ^unterbrochen werden kann, welches Absperrorgan zu diesem Zweck in den entsprechenden Kreisen eingeschaltet ist.

Die Rohre 42 können aus Stahl, Duraluminium, aus Gusseisen oder jedem anderen Metall oder Metallegierung bestehen. Sie sind untereinander durch Dübelringe oder auf andere Weise derart verbunden, daß sie eine lückenlose Abschirmwand zwischen den Katalysatorelementen 37 bilden, die sich einer direkten Bestrahlung der Katalysatorelemente untereinander widersetzt» Die Querschnittsgröße der Rohre variiert in Abhängigkeit von der Temperatur, die angestrebt wird und/oder in Abhängigkeit von der erwünschten Abgabemenge.

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An ihren oberen Enden sind die Rohre 42 mit Dampfspeicherkammern 44a,44b verbunden, die untereinander durch ein oder mehrere Verfoindungsrohre 73 in leitender Verbindung stehen und die mit Verteilleitungen 74 über zwischengeschaltete Rückschlagventile 75 in leitender Verbindung stehen.

Im Falle der in. Fig„ 5- dargestellten Verwendung als Radiatorheizung stehen die Verteilleitungen 74 mit einem kugelförmigen Dampfkondensator 76 in leitender Verbindung«, dessen Kapazität nach der Anzahl der zu beschickenden Heizungsradiatoren 78 bestimmt ist, und dessen Kapazität im Falle der Verwendung zur Heißwasserbereitung, sei es mit der Heizung kombiniert oder nicht_s in Abhängigkeit von der Temperatur und der Menge des gewünschten Heißii?assers bestimmt wird_o

Bei der in Fig. 6 dargestellten Warmluftheizung wird ein rohrförmiger oder ttfabenförmiger Radiator 77 über die Leitungen 74 mit Dampf oder heißem Wasser gespeist«. Das Gebläse treibt einen Luftstrom durch den Radiator 77 und diese Luft wird von der Leitung 69 aufgenommen und von ihr zu den verschiedenen Luftheizungsöffnungen geleitet.

Eine Pumpe des gleichen Types wie die Pumpe 52 kann zwischen den Speicherkammern 44^ und 44b sowie dem kugelförmigen Kondensator. 76 in einer der Leitungen 74 angeordnet sein_s wobei diese Pumpe dann der Zirkulation dient=

Die Rohre 42 sind mit ihren unteren Enden mit einer Hauptrohrleitung 47 verbundenj die im Falle eines Generators mit geschlossenem Kreislauf durch einen Speicher 78 gespeist wird, in den alle Rohrleitungen 79, die der Rückführung desIWassers nach seinem Gebrauch in den Radiatoren 78 dienen (Fig. 5), oder nach seinem Gebrauch in dem rohrförmigen oder wabenförmigen Radiator 77₉ der dem Luftgebläse 70 zugeordnet ist (Fig. 6), münden ο Im Falle der Beißiirasserbereitung ohne eine Dampferzeugung geschieht die Speisung der Rohrleitung 47 und die der

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Radiatoren, einschließlich für den Fall auch noch der Warmluftheizung, ebenfalls, durch die Zwischenschaltung eines in dem Kreislauf angeordneten Zirkulationsgerätes.

Im Falle der Dampferzeugung münden die Rohrleitungen 79 zur Rückführung des Wassers in einen Kugelbehälter 9O₉ der die Aufgabe hat, dafür zu sorgen, daß mit Hilfe der Kontrolle durch einen Schwimmer 81,daß der Speicher 78 immer auf dem gleichen konstanten Niveau gehalten wird, das durch einfache Prinzip der kommunitierenden Röhren dem optimalen Niveau für die Rohre 72 im Hinblick auf die dortige optimale Ausbringung erwünscht ist.

Der Schwimmer 81 hat somit die Aufgabe, ausgehend von dem Kugelbehälter 80 die Zufuhr von Wasser in den Speicher 78 zu regeln.

Im Falle der Verwendung einer Pumpe 52, die durch eine Dampfturbine 65 (siehe Fig. 6) angetrieben wird, wird letztere über eine Leitung 82 geringen Querschnittes ausgehend von einer der DampfSpeicherkammern 44a, die am oberen Ende der Rohre angeordnet sind, gespeist. Die Rückführung des Dampfes geschieht über eine Leitung 83» In diesem Fall und während der geringen Zeitspanne, maxiamel 20 bis 25 Sekunden₉ die der ersten Dampferzeugung durch die Katalysatorelemente vorausgeht, wird das Anlaufen der Turbine 65_? die in dieser Phase ja noch nicht mit Dampf gespest werden kann_s durch ein mechanisches Feder-Uhrwerk, oder einen kleinen battereigespeisten oder netzgespeisten Elektromotor gewährleistet«, Die beiden Vorrichtungen werden in jedem Fall automatisch durch einen Unterbrecher od.dgl„ aus dem Kreis herausgeschaltet, der ansprichtj sobald die Turbine mit Dampf beaufschlagt wirdo

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Es versteht sich und ergibt sich aus. dem Vorhergehenden, daß die Erfindung keineswegs auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des Dampfgenerators beschränkt ist. Im Rahmen des Erfindungsgedankens sind vielmehr zahlreiche Ausführungs- und AnwendungsVarianten möglich.

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Claims

Patentansprüche

(1.J Dampf- oder Heißwassergenerator mit katalytischer Verbrennung von Kohlenwasserstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens ein Katalysatorelement (37) aufweist, mit dem bei Berührung mit einem Kohlenwasserstoff in Anwesenheit von Luft eine exotherme Reaktion durch katalytische Oxydation des Kohlenwasserstoffes bei einer maximalen Temperatur der Größenordnung von 400° C erreichbar ist, um eine Flüssigkeit in einem geschlossenen oder offen Kreislauf zu verdampfen oder zu erhitzen«
2. Generator nach Anspruch I₅ dadurch gekennzeichnet, daß er mehrere Katalysatorelemente (37) vertikal batterieförmig im Innern eines wärmeisdLierten Gehäuses aufweist, und der Raum zwischen den Katalysatorelementen (3$ von Rohren (42) eingenommen ist_s die von der Flüssigkeit durchströmt sind und die untereinander derart verbunden sind, daß sie eine lückenlose Absch^irmwand zwischen den Katalysatorelementen (37) bilden, wobei die Speisung der Katalysatorelemente (37) mit Brennstoff über eine'Rohrleitung (39) gewährleistet ist, von.der so viele Verteilerleitungen

(40) abzweigen, wie Katalysatorelemenge (37) vorhanden sind.
3. Generator nach einem der vorhergehenden Anspruches dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatorelemente (37) auf der Basis von Platinschwamm, Kobaltschwamm oder Ferronickelschwamm gebildet sind.
4. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufheizung der Katalysatorelemente (3 7) im Anfahrbetrieb elektrische Widerstände (59) vorgesehen sind.

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5. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zu seiner Ingangsetzung am unteren Ende eines jeden Katalysatorelementes (37) ein einzelner Kontakt angeordnet ist, der mit einer Zündeinrichtung (66) verbunden ist, deren Funke auf elektrischem, elektronischem oder piezoelektrischem Wege erzeugbar ist.
6. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Brennstoff ein Kohlenwasserstoff in Form eines unter Druck stehenden Gases, wie beispielsweise Butan c&x Propan vorgesehen ist und zur Speisung der Katalysatorelemente (3 7) eine Gasquelle vorgesehen ist, der ein Druckminderer nachgeschaltet ist.
7. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Brennstoff ein normalerweise flüssiger Kohlenwasserstoff vorgesehen ist, wobei die Speisung der Katalysatorelemente (3 7) durch Kapilarität, durch Injektion oder durch Zerstäubung geschieht.
8. Generator nach Anspruch 7_S dadurch gekennzeichnet, daß zur Injektion oder zur Zerstäubung eine Pulsatorpumpe (.52) vorgesehen ist, die durch einen Motor antreibbar ist oder durch eine Dampfturbine (65), die durch eine den Dampfkreislauf anzapfende Leitung (82) geringen Querschnitts speisbar ist.
9. Generator nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Katalysatorelemente (37) mindestens ein Dampfspeicher (44) vorgesehen ist, in -den die zwischen den Katalysatorelementen (37) angeordneten Rohre (42) münden«,
10. Generator nach Anspruch 9_? dadurch gekennzeichnet, daß der erzeugte Dampf zumindestens einem Verbraucher wie einem Dampfmotor oder einer Dampfturbine geführt ist und der '

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Dampfkreislauf geschlossen ausgebildet ist und einen am unteren Ende der Katalysatorelemente (37) angeordneten Speicher ( 43) aufweist, in dem dauernd Flüssigkeit vorhanden ist, die von einem Dampfkondensator (45) und einem Kühlradiator (46) kommt und ferner aus dem oberhalb der Katalysatorelemente (37) befindlichen Dampfspeicher (44) sowie wärmeisolierten Leitungen (8 und 10) für die Zuführung und Rückführung des Dampfes zum Verbraucher und vom Verbraucher besteht.
11. Generator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (45) mit dem unteren Ende des Radiators (46) durch eine Leitung (54) verbunden ist, in der zum Schöpfen der gekühlten Flüssigkeit eine Pumpe (55) angeordnet ist, mit der ein Injektor (56) speisbar ist, mit dem in dem Kondensator die geförderte Flüssigkeit zerstäubt wird, wobei die gleiche oder andere Pumpe ebenfalls dazu vorgesehen ist, die vom unteren Ende des Radiators (46) geförderte Flüssigkeit zu dem Speicher (32) am unteren Ende der Katalysatorelemente (37) zu fördern ο
12. Generator nach einem der Ansprüche 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ablenkleitung (57), deren ©ffenstellung durch ein Sicherheitsventil (582, steuerbaijist, den Dampfspeicher (44) oberhalb der Katalysatorelemente (37) mit dem Kondensator (45) verbindet.
13. Generator nach den Ansprüchen 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der erzeugte Dampf zu einem Dampfmotor im geschlossenen Kreislauf geführt ist_} der mindestens einen Antriebszylinder (3) aufweist, der über zwei einander gegenüberliegenden Einlaßschlitze (6a und 6b) sowie zwei einander gegenüberliegende Auslaßschlitze (7a und 7b), "die wahlweise

durch eine Verteileinrichtung (20, 20a, 20b) verschlossen oder freigehalten sind, mit den wärmeisolierten Leitungen (8 und 10) für die Zuführung und die Rückführung des Dampfes in leitender Verbindung steht, derart, daß der in jedem Antriebszylinder (3) eingebrachte Dampf wechselweise auf die eine und die andere der Flächen eines Kolbens (12) wirkt, dessen Kolbenstange (13) mit einer Einrichtung zum Übertragen und Transformieren der Bewegung verbunden ist.
14. Generator nach den Ansprüchen 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (52) zur Einspeisung.des Brennstoffes und die Pumpe oder die Pumpen zum Schöpfen der Flüssigkeit vom unteren Ende des Radiators (46) durch den Dampfmotor selbst angetrieben sind.
15. Generator nach einem der Ansprüche 13 und 14, dem e^i Motor zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erzeugte Dampfdruck, der auf jeden Kolben (12) einwirkt,

ρ
zwischen 25 und 50 kg/cm liegt«,
16. Generator nach. einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erzeugte Dampf oder das erzeugte Heißwasser mindestens eine Wärmeaustauscheinrichtung speist.
17» Generator nach den Ansprüchen 1 bis 9 und 16,, dadurch gekennzeichnet, daß ihm ein geschlossener Kreislauf zugeordnet ist und die zwischen den Katalysatorelementen (37) angeordneten Rohre (42) in ■ Speichericammern (44a, 44b) münden, die untereinander durch mindestens ein Verbindungsrohr (73) verbunden sind und die ferner über andere mit aus den dampfdruckreagierenden Rückschlagventilen (75)

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bestückte Leitungen (74) rait einem Dampfkondensaterbehälter (76) verbunden sind«
18. Generator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Zirkulation dienende Pumpe aischen den Speicherkammern (44a, 44b) und dem Kondensatorbehälter (76) in einer der mit den Rückschlagventilen versehenen Leitungen (74) angeordnet ist.
19. Generator nach einem der Ansprüche 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Katalysatorelementen (37) angeordneten Rohre (42) an ihren unteren Enden mit einer Speiseleitung (47) verbunden sind, die ihrerseits mit einem Speicher (78) verbunden ist, in den die Rück führungslei-bange η (79) für die Flüssigkeit nach deren Benutzung münden»
20. Generator nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (79) für die Rückführung der Flüssigkeit in einen Sammelbehälter (80) münden, mit dem mittels eines den Zustrom der Flüssigkeit in den Speicher (78) regelnden Schwimmers (81) die Flüssigkeit in dem Speicher (78) und den Rohren (42) auf dem optimalen Niveau zu halten ist.
21. Generator nach den Ansprüchen 2_S 5 bis 17, dadurch gekennzeichnet» daß die mit den Verteilerleitungen (40) der Katalysatorelemente (37) zugeführte Brennstoffmenge sowie ggfs. die erneute Zündung der Katalysatorelemente (37) mittels der Zündvorrichtung (66) automatisch durc-h einen Pressostaten (67) oder einen Thermostaten steuerbar sind, der in die Leitung (38) für die Brennstoffzufuhr eingeschaltet ist und über Leitungen geringen Querschnitts mit einer der Speicherkammern (44a) verbunden ist, in die die Rohre (42) münden, wobei,der Pressostat oder Thermostat entsprechend dem Wärmebedarf voreingestellt sind«

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22» Generator nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnetj daß der gespeiste Wärmeaustauscher von mindestens einem Zentralheizungsradiator gebildet ist. -
23. Generator nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der gespeiste Wärmeaustauscher von einem rohrförmigen oder wabenform!gen Radiator (77) gebildet ist, der mittels eines Gebläses (70) mit zirkulierender Luft beaufschlagt ist.
24. Generator nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß er über eine Leitung mit einem Hauptversorgungskreis für Wasser verbunden ist und daß er als Heißwasserbereiter wirkt und einen Verteilerkreis für Heißwasser speist.
25. Generator nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 3 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Schadensfall jegliche Brennstoffzufuhr unterbrechender Atmosphärenfühler (72) in der Leitung (39) für die Brennstoffzufuhr im Innern des Gehäuses angeordnet ist oder der Brennstoff quelle selbst zugeordnet ist.

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