DE2461694C3 - Vorrichtung zur Erzeugung eines mit Feuchtigkeit angereicherten Gasstromes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines mit Feuchtigkeit angereicherten Gasstromes gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Vorrichtung ist in der US-PS 37 67 172 beschrieben. Bei ihr sind das durch die angeschlossene Brennkraftmaschine gebildete Gebläse und der Tank zum Anfeuchten des Gasstromes in Reihe geschaltet. Es wird immer neues Gas angesaugt, welches den Tank genau einmal durchsetzt. Auf diese Weise läßt sich der Feuchtigkeitsgehalt des Gasstromes nur durch Einstellen eines dem Tank als Drossel vorgeschalteten Nadelventiles einstellen. Diese Einstellung ist aber für viele Anwendungen nicht ausreichend fein.

In der GB-PS 6 081 ist eine Vorrichtung zum Erzeugen eines mit Feuchtigkeit angereicherten Gasstromes beschrieben, bei welcher direkt Wasser im Gasstrom zerstäubt wird. Hierzu ist über der freien Oberfläche des Wasservorrates ein Druckkissen vorgesehen, das von der zur Verbrennungseinrichtung strömenden Luft erzeugt wird. Auch auf diese Weise wird aber keine feine Dosierung des Feuchtigkeitsgehaltes des Gasstromes erhalten.

Nachdem die im Gasstrom enthaltene Feuchtigkeitsmenge in der Verbrennungseinrichtung als Katalysator

für die Verbrennung dienen soll (vergl. Van Nostrand's Scientific Encyclopedia, 4. Ausgabe, Seite 1501), kommt es aber auf eine sehr genaue Dosierung des Feuchtigkeitsgehaltes des Gasstromes an, wenn man eine vollständigere Verbrennung fossiler Brennstoffe erzielen will als ohne Zumischung von Feuchtigkeit zum Gasstrom.

Durch die vorliegende Erfindung soll daher eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 so weitergebildet werden, daß sich der Feuchtigkeitsgehalt des von ihr abgegebenen Gasstromes fein und reproduzierbar einstellen läßt.

Ausgehend von dem im Oberbegriff des Anspruches 1 berücksichtigten Stand der Technik ist diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit den im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein Teil Jes mit Feuchtigkeit angereicherten Gasstromes zum Gebläse zurückgeführt, wo er sich mit dem geförderten großen Gasstrom gründlich vermischen kann. Da die Feuchtigkeitsaufnahme im Tank beim Hindurchperlen des Gasstromes durch die im Tank befindliche Flüssigkeit vom Partialdruck des Flüssigkeitsdampfes abhängt, erhält man auf diese Weise automatisch eine auf den gewünschten Feuchtigkeitsgehalt hin arbeitende negative Rückkopplung. Außerdem erhält man einen automatischen Ausgleich für unterschiedliche Ausgangswerte des Feuchtigkeitsgehaltes des Gasstromes, z. B. den witterungsbedingten unterschiedlichen Feuchtigkeitsgehalt der Umgebungsluft.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Erzeugen eines mit Feuchtigkeit angereicherten Gasstromes und einer nachgeschalteten Verbrennungseinrichtung;

Fig.2 einen Heizungskessel mit einem ölbrenner und einer Vorrichtung zur Anreicherung von Verbrennungsluft mit Feuchtigkeit, gesehen von der Stirnseite her;

Fig. 3 eine seitliche Ansicht des Heizkessels von Fig. 2; und

F i g. 4 einen transversalen Schnitt durch das Gehäuse des Gebläses des ölbrenners, in welchem die Anschlüsse des Gebläses an den Wasser enthaltenden Tank genauer gezeigt sind.

In F i g. 1 ist ein Gebläse 10 eines Hochdruckölbrenners gezeigt. Ein Zentrifugalgeblaserad 14 ist innerhalb eines Gehäuses 12 auf einer Motorwelle 15 gelagert. In das im Gegenuhrzeigersinn umlaufende Gebläserad 14 wird Luft bei einer zentralen öffnung 16 eingeführt und am äußeren Durchmesser durch ein Förderrohr 11 nach außen gepreßt. Des weiteren ist, wie Fig.4 zeigt, ein Staurohr 18 im Preßsitz in einer öffnung 17 des Gehäuses 12 angeordnet, wobei das offene Ende 20 dieses Staurohres 18 im Gehäuse 12 in den durch das Gebläserad 14 erzeugten Luftstrom weist, was zu einem Unterdruck am offenen Ende 20 führt. Eine zweite öffnung 21 ist nahe dem Boden des Gehäuses 12 vorgesehen und ist mit einem zweiten Staurohr 22 ausgestattet. Das offene Ende 24 dieses Staurohres 22 im Inneren des Gehäuses 12 ist gegen den Luftstrom gerichtet, der von dem Gebläserad erzeugt wird, was zu einem Überdruck im Staurohr 22 führt.

Der Anbringungsort der Staurohre 18 und 22 ändert

sich mit den unterschiedlichen Arten von ölbrennern, Gebläsetypen oder der nachgeschalteten Verbrennungseinrichtung und können auf diese abgestimmt werden. Auch kann das Förderrohr 11 am Boden des Gebläses, anstelle wie in F i g. 1 dargesvellt, am Oberteil angeordnet sein; in diesem Falle müßten entsprechend die Positionen der Staurohre 18 und 22 umgekehrt werden, ebenfalls die Drehrichtung des Gebläses. Die Staurohre 18 und 22 können eingeschraubt oder sonstwie mit dem Gehäuse verbunden sein. Wichtig ist nur, daß zwischen den beiden Staurohren eine Druckdifferenz erhalten wird, die ausreichend ist, um in dem nachgeschalteten Tank 30 ein Durchperlen von Luft durch ein Wasservolumen 26 sicherzustellen. Wesentlich ist auch, daß sich das offene Ende 20 des Staurohres 18 im von der Ansaugleitung der Verbrennungseinrichtung angesaugten Luftstrom befindet Der Druckunterschied zwischen den Staurohren 18 und 22 ändert sich mit dem angesaugten Verbrennungsluftstrom.

Der in F i g. 2 dargestellte Tank 30 ist als durchscheinender Kunststoffbehälter ausgebildet und verfügt über drei äußere Anschlüsse. Ein Hauptdeckel 31 ist eine aufgeschraubte Kappe mit einer einstückig ausgebildeten Röhre 32, die sich vom Kappenäußeren nach unten etwa um zweieinhalb Zentimeter unter die Flüssigkeitsoberfläche im Tank 30 erstreckt Die nutzbare Tiefe oder Länge der Röhre 32 ist nicht kritisch, es sei jedoch darauf hingewiesen, daß größere Tiefen in der Flüssigkeit einen größeren Druckunterschied an den Staurohren erforderlich machen, der nicht immer verfügbar ist

Der äußere Teil der Röhre 32 ist mit einem Schlauch 34 verbunden, der dicht über ihr Ende geschoben ist. Das andere Ende des Schlauches 34 ist dann über das Staurohr 22 geschoben und sitzt dort unter Druckwirkung fest. Ein zweiter Verbindungsanschluß des Tanks 30 ist mittels eines Schlauches 38 mit dem Staurohr 18 verbunden. Schließlich ist noch ein dritter mit einer Abdeckung versehener Anschluß 40 am oberen Teil des Tanks 30 vorgesehen, über den eine kontinuierliche Wasserzuführung erfolgt. Bei Brennern für Häuser beträgt der Außendurchmesser der Schläuche 34 und 38 zwischen neuneinhalb Millimetern bis zwölfeinhalb Millimetern. Der Schlauch 34 hat einen ca. 50% größeren Innendurchmesser als der Schlauch 38. Zur Einstellung des Durchsatzes an Luft dient ein Ventil 35.

Der Tank 30 wird mit Wasser gefüllt, und zwar bis zu einer Höhe, die annähernd dem Drehmiitelpunkt des Gebläserades 14 entspricht. Über die in dem Tank 30 befindliche Wassermenge wird eine ölschicht gegossen. Diese ölschicht bildet eine Sperre zwischen dem Wasser und dem darüber befindlichen Kopfraum mit Luft. Die Dicke der ölschicht beträgt etwa 1,6 mm. Als Öl können Schmier- und Motoröle mit einer SAE-Viskosität von 5 zu 40 oder auch pflanzliche öle benutzt werden. Dort, wo der Einlaß der Verbrennungseinrichtung mit sich bewegenden metallischen Teilen in Verbindung steht, w^rd die Verwendung von Schmierölen bevorzugt, da von dem öl etwas verdampft in den Gasstrom eintritt und so zu einem Schmieren der sich bewegenden Teile beiträgt und auch Korrosionsschäden verhindert

F i g. 1 zeigt eine Standhöhenregelung 41 für das Wasser im Tank 30, welche über einen Schlauch 42 mit

ίο dem Tank verbunden ist Das der Standhöhenregelung 41 unter Druck zugeführte Wasser stammt aus einem Wasservorrat 44, beispielsweise aus einer Wasserleitung. Auf diese Weise erhält man konstante Bedingungen für das Durchperlen der Luft

Die oben beschriebene Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:

Bei Drehung des Gebläserades 14 wird Luft durch das offene Ende 24 in das Staurohr 22 und durch den Schlauch 34 unter die Wasseroberfläche im Tank 30 gedrückt. Diese Luft erzeugt dann Blasen 45, die durch das Wasser nach oben perlen und durch die ölschicht in den freien Kopfraum des Tanks gelangen. Die durch den Tank 30 perlenden Luftblasen 45 nehmen geringe Mengen an Wasserdampf auf. Die mitgenommenen

2> kleinen Wasserdampfpartikel sind mit einer sehr dünnen Schicht öl aus der ölsperre bedeckt. Dieser Wasserdampf, der mit der Luft mitgeführt wird, strömt dann durch den Schlauch 38 und das Staurohr 18 in die vom Gebläse 10 in das Förderrohr 11 abgegebene

!o Verbrennungsluft und gelangt in die Verbrennungseinrichtung, hier den Heizkessel 51.

F i g. 2 zeigt den Heizkessel 51 zusammen mit seinem Ölbrenner 50. Letzterer weist auf: einen Motor 52, einen Lufteinlaß 54 und eine ölpumpe 55. Von einem

)') Vorratstank stammendes öl fließt durch eine nicht dargestellte Rohrleitung zur ölpumpe 55; die Leitung 56 verbindet dann die ölpumpe 55 mit einer im Druckgehäuse 57 angeordneten und nicht dargestellten Düse, die sich am Ende des Förderrohres 11 innerhalb

■"' des Kessels befindet.

Fig.3 zeigt den in Fig.2 dargestellten Heizkessel von der Seite. Das Förderrohr 11 des ölbrenners ist mit Hilfe eines Flansches 58 mit dem Heizkessel 51 verbunden. Der Ölbrenner ist von einem Auflager 60

·»"> getragen.

Die Röhre 32 taucht bis zu etwa 2,5 cm in das Wasservolumen 20 ein, wobei ein einwandfreies Durchperlen der Luft durch das Wasser erhalten wird. Das Auffüllen des Tanks 30 mit einem halben Liter

'<" Wasser bis auf eine Füllhöhe von zwei Ditteln hat sich als zufriedenstellend herausgestellt.

Die Blasenbildung ist so eingestellt, daß sich ein kontinuierlicher Bläschenstrom ergibt, ohne daß die Wasseroberfläche so stark bewegt wird, daß kleine ">"' Wassertropfen in den Kopfraum spritzen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Erzeugung eines mit Feuchtigkeit angereicherten Gasstromes, welcher einer Yerbrennungseinrichtung zugeführt wird, mit einem Gebläse und mit einem Tank, welcher Wasser enthält und ein bis unter den Wasserspiegel reichendes Zuführrohr für Gas und ein mit dem über dem Wasserspiegel verbleibenden Kopfraum in Verbindung stehendes Abführrohr für mit Feuchtigkeit angereichertes Gas aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Tank (30) in einer über das Gebläse (12—16) geschalteten Bypassleitung (34,38) angeordnet ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein in Reihe zum Tank (30) geschaltetes einstellbares Drosselventil (35).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassleitung (34, 38) mit zwei Staurohren (18, 22) verbunden iit, welche das Gehäuse (12) des als Zentrifugalgebläses ausgebildeten Gebläses durchsetzen und unter unterschiedlichem Winkel in den Weg des vom Gebläserad (14) erzeugten Gasstromes ragen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das eine (22) der Staurohre im wesentlichen parallel zum Gasstrom im Gebläse ausgerichtet ist und das andere (18) der Staurohre im wesentlichen antiparallel zum Gasstrom im Gebläse ausgerichtet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserspiegel im Tank (30) im wesentlichen auf gleicher Höhe liegt wie die Achse (15) des Gebläserades (14) und daß die Staurohre (18, 22) bezüglich der die Achse (15) des Gebläserades (14) enthaltenden horizontalen Ebene symmetrisch angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eint auf dem im Tank (30) befindlichen Wasser (26) schwimmende ölschicht.