DE2520352A1 - Vergasungssystem fuer dampfgeneratoren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Dampfgeneratoren und insbesondere auf ein verbessertes Vergasungssystem für ei nen Dampferzeuger mit niedrigen Verunreinigungsemi.;sionseigenschaften unu grossem Wirkungsgrad.

Wie es weithin bekannt ist, besteht ein Nachteil herkömmlicher Innenverbrennungsmaschinen vom Kolbentyp in den übermässigen Mengen an Luftverunreinigungen aufgrund des Betriebes derartiger Maschinen. Während zwar Anstrengungen unternommen wurden, um die von diesen Maschinen abgegebenen Verunreinigungen zu vermindern, wurden auch alternative Leistungserzeugungsmittel untersucht. Hierzu gehört auch die Aussenverbrennungsmaschine, in der ein Brennstoff (allgemein flüssig) in einem Brenner verbrannt wird und die sich ergebenden heissen Gase dazu benutzt werden, eine Flüssigkeit zu verdampfen, die ihrerseits eine Antriebsmascnine, wie einen Expander, eine Turbine und dergleichen, antreibt.

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Die Außenverbrennung führt im allgemeinen im Vergleich zur intermittierenden Verbrennung in einer Innenverbrennungsmaschine vom Kolbentyp zu einer vollständigeren Verbrennung der Kohlenwasserstoffe. Die übermäßige Erzeugung von Stickoxiden und Kohlenmonoxiden stellt jedoch immer noch ein Problem dar, was vor allem für Einheiten gilt, die genügend klein sind, um mobil :ju sein. Der Grad bzw. die Geschwindigkeit der Stickoxidbildung fällt schnell ab, wenn die Temperatur der Reaktionsgase vermindert wird (siehe beispielsweise US-Patent 3 675 629) .

Wenn ein flüssiger Brennstoff in einem Dampferzeuger verbrannt wird, tritt eine verbesserte Verbrennung auf, wenn der Brennstoff zu sehr feinen Tröpfchen verdampft oder zerstäubt und gleichförmig mit der Verbrennungsluft vermischt ist. Wenn die von der Antriebsmaschine angetriebene Last vermindert wird, sollte sich zusätzlich eine anteilige Verminderung des verbrauchten Brennstoffs ergeben.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein System der genannten Art unter Vermeidung der geschilderten Nachteile zweckmäßiger und wirkungsvoller zu gestalten.

Erfindungsgemäß hat nach einer bevorzugten Au 3führungsform ein zylindrisches Gehäuse einen zentralen Lufteinla 5 und eine Auslaßmündung in seiner zylindrischen Wandung. Ein poröses Glied unterteilt das Gehäuse in einen zentralen Vorraum md eine ringförmige Verbrennungskammer. Ein Rohr, das eine zu ver> ampfende Flüssigkeit enthält, befindet sich in der Verbrennungskami ier. Eine drehbar angebrachte Welle trägt mitdrehbar eine Brennstoffpumpe, ein Gebläse und einen Zerstäuber/Verdampfer bzw. Verneble:. Eine Spirale oder Schnecke im Vorraum enthält den Zerstäuber/Verdampfer und das Gebläse. Der Brennstoff wird zum Zerstäuber/Verdampfer gepumpt und durch die Drehung nach außen gedrückt. In der Spirale wird der zerstäubte/verdampfte bzw. vernebelte Brennstoff mit der durch das Gebläse eingeführten Luft gemischt. Die Spirale wandelt die Geschwindigkeit der Mischung in Druck . . um, der die Mischung durch das poröse Glied trsibt, an dessen Oberfläche die Mischung verbrennt. In bestimmte ι Ausfuhrungsformen wird eine

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zweistufige Gebläse-Spirale-Anordnung benutzt. Die durch den Vorraum geführte Welle wird von einem Motor angetrieben. Beim Verbrennen der Mischung in der Verbrennungskammer an der Oberfläche des porösen Gliedes wird die im Rohr enthaltene Flüssigkeit erhitzt und verdampft.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 - einen erfindungsgemäßen Dampferzeuger in schematischem Querschnitt,

Figur 2A - eine Spirale oder Schnecke in Draufsicht,

Figur 23 - die Spirale oder Schnecke in geschnittener Seitenansicht,

Figur 2C - eine Abdeckung der Spirale oder Schnecke und

Figur 3 - einen erfindungsgemäß anwendbaren laminaren Flüssigkeitswiderstand im Querschnitt.

Gemäß Figur 1 ist das Innere eines Behälters Io durch ei.ie poröse Brennerwandung 12 in eine Verbrennungskammer 14 und eine Vorkammer 16 unterteilt. Durch die letztere erstreckt sich eine Welle 18, die durch einen Motor 2o mit verschiedenen erwünschten Drehzahlen angetrieben wird. Eine Brennstoffpumpe 22 wird mit der Welle 18 gedreht und kann von dem im US-Patent 3 647 314 offenbarten Typ sein. Der Brennstoff wird über eine Leitung 24 zur Pumpe 22 geführt und aus dieser über eine Leitung 26 herausgepumpt.

Aus der Leitung 26 wird der Brennstoff in einen Zerstäuber/Verdampfer 28 (atomizer/vaporizer) ausgestoßen. Der letztere hat ein oder mehrere konzentrische zylindrische Wandungen aus porösem Material und dreht sich mit der Welle 18. Beim Hindurchgelangen durch die Wandungen wird der Brennstoff verdampft bzw. vernebelt oder in feine Tröpfchen aufgebrochen. Die Ringe dienen dazu, den Brennstoff gleichmäßig über ihren Umfang zu verteilen und ihn in feine Tröpfchen und Dampf oder Nebel zu trennen. Ein sich ebenfalls mit der Welle 18 drehendes Gebläse 3o saugt durch eine zentrale Öffnung 32 Luft an und bläst sie durch eine besser aus Figur 2 ersichtliche Schnecke oder Spirale 3 4 aus. Gemäß Figuren 2A und 2B

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enthält die letztere Spiralwandungen 52, die zusammen mit einer Abdeckung 54 aus Figur 2C den Druck der brennbaren Mischung vergrößern und diese zu einer mit einem Gebläse 36 versehenen Schnekke oder Spirale 38 einer zweiten Stufe führen. Die letztere sorgt für eine weitere Druckerhöhung wie auch für ein zusätzliches Vermischen. Aus der Spirale 38 gelangt die Mischung in den Vorraum 16 (Figur 1). In einigen Fällen kann auch eine einstufige Schnecke oder Spirale ausreichend sein.

Die Brennstoff/Luft-Mischung gelangt über einen Austritt 4o in den Vorraum 16. Sie gelangt durch die poröse Brennerwandung 12 und verbrennt auf der Außenfläche derselben. Zum Einleiten der Verbrennung wird eine Zündvorrichtung bzw. Zündkerze 42 benutzt, und eine Schlange 44 enthält und führt die zu erhitzende und zu verdampfende Betriebsflüssigkeit. Die Verbrennungsprodukte gelangen über einen Auslaß 46 nach außen.

In der Pumpe 22 und den Gebläsen 3o und 36 steigt der Druck proportional zum Quadrat der Drehzahl. Daher bleibt das Brennstoff/ Luft-Verhältnis für alle Strömungsgeschwindigkeiten konstant, solange die Widerstandscharakteristik der Brenner-, Siedegefäß- und Ablaßsysteme dieselbe wie im Brennstoffsystem ist. Eine Anpassung des Widerstandes des Brenners, Siedegefäßes und Ablasses kann durch Einsetzen eines laminaren Widerstandes in die Brennstoffleitung 26 erfolgen. Ein solcher Widerstand steigt linear mit der Strömungsgeschwindigkeit und nicht mit dem Quadrat derselben wie im Fall eines turbulenten Widerstandes, beispielsweise einer Öffnung.

Obwohl auch andere Arten von laminaren Widerständen benutzt werden können, hat sich ein solcher aus Figur 3 als einfach und leicht einstellbar herausgestellt. In die Brennstoffleitung 26 wird ein Rohr 48 eingesetzt, das normalerweise eine Länge von 100 bis 150 mm (4-6 Zoll) und einen Innendurchmesser von 1,5 bis 2,3 mm (6o-9o Mils) hat und in dem sich eine Stange 5o befindet, so daß ein Spalt von o,25 - o,50 mm (lo-2o Mils) übrigbleibt. Eine Veränderung des Durchmessers oder der Länge der Stange 5o

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führt zu einer Veränderung des Strömungswiderstandes. Wegen Unrege lmäs si g-Jce it en (Biegungen usw.) des Rohres und der Stange ist die Stange gemäss Darstellung im wesentlichen zentriert.

Es ist darauf hinzuweisen, dass der Dampferzeuger (Dampfgenerator) gemäss Figur 1 vereinfacht ist, um die Erfindung klarer herauszustellen. Beispielsweise würde der Behälter 10 normalerweise umhüllt sein, um einen Luftkanal zu bilden, in dem ankommende Luft erhitzt wird. In ähnlicher Weise kann der Schlange 44 eine in die Wandung 12 eingebettete Schlange vorgeschaltet sein,die dem doppelten Zweck der Erhitzung des Arbeitsmittels und der Kühlung der Wandung dient.

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Claims (5)

1. Patentansprüche

   \ 1.)Dampferzeuger mit einem von einem porösen Glied gebildeten zentralen Vorraum zum Aufnehmen einer brennbaren Mischung und mit einem Vergasungssystem, gekennzeichnet durch ein drehbares Glied (18), mit dem eine Pumpe (22) für flüssigen Brennstoff, ein Gebläse (3o) und ein Brennstoffzerstäuber/-verdampfer (28) mitdrehbar verbunden sind, durch Mittel (2o) zum Drehen des drehbaren Gliedes und durch Leitungsmittel (26) zum Abgeben von mittels der Pumpe gepumptem Brennstoff an den Brennstoffzerstäuber/-verdampf e:v, wobei der letztere zerstäubten und/oder vernebelten bzw. verdampften Brennstoff nach außen leitet und wobei das Gebläse zum Vermischen des zerstäubten und/oder verdampften Brennstoffes mit Luft und zum Blasen der Mischung in den Vorraum (16) angeordnet ist.
2. 2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Spiralmittel (Figur 2A) zum Umwandeln der vom Gebläse erzeugten Geschwindigkeit der Mischung in ein Druckgefälle.
3. 3. Dampferzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralmittel in zwei Stufen (34, 38) aufgebaat sind und daß sich in jeder Stufe ein Gebläse (3o, 36) befindet.
4. 4. Dampferzeuger nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (lo) mit einem Lufteinlaß (24) und einem Auslaß (46) sowie Mitteln (42) zum Zünden der brennbaren Mischung.
5. 5. Dampferzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Spiralmittel im Vorraum (16) befinden.

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