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Beschreibung:
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Speisung eines
Brenners oder Gasmotors mit aus Carbid freigesetztem Acetylen, sowie eine Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5.
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Die in letzter Zeit immer problematischer gewordene Energieverknappung,
insbesondere die steigenden Heizöl- und Benzinkosten, hat zu der Forderung geführt,
alternative Vorschläge für den Ersatz fossiler Brennstoffe zu machen. Auch sind
die schädlichen Stickoxid - abgaseverstärkt - ins Blickfeld der Öffentlichkeit geraten,
da sie die Umwelt verschmutzen.
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Die Verwendung von Acetylen als Brennstoff ist bei der sogenannten
Carbidlampe schon seit langer Zeit berannt. Dabei reagiert Calcium-Carbid mit Wasser
und es entsteht gasförmiges Acetylen, welches anschließend mit dem Luftsauerstoff
zu Kohlen-Mon-bzw. Dioxid verbrennt. Die allgemeine chemische Reaktionsgleichung
hierfür lautet:
Aus der ersten Reaktionsgleichung geht weiter hervor, daß Calciumhydroxid als Abfallprodukt
entsteht. Darjiber hinaus ist zu erwähnen, daß die Verbrennung von Acetylen bei
Sauerstoffüberschuß zur vollständigen Verbrennun, d. h. zum Kohlendioxid führt,
währen bei gewissem Sauerstoffmangel auch Kohlenmonoxidbestandteile auftreten.
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Bei Calcium-Carbid handelt es sich um das bekannteste Erdalkali-Carbid,
das in elektrischen Öfen aus gebranntem Kalk und Kohle bei ca. 2000° C nach folgender
Reaktionsgleichung dargestellt wird: CaO + 3C geht über in CaCo + CO und wird in
einer Jahresproduktion von ca. 107 t hergestellt. Diese Menge ließe sich natiirlicll
beliebig erweitern, sn daß hierbei nicht mehr arravierende Abhängigkeit von den
fossilen Brennstoffen vorliegt. Heuzutrge kostet 1 kg Calcium-Carbid ca. DM 1,30
bei Abnahme von einer Tonne, wobei der Energi inhalt im Vergleich zum Benzin etwa
wie 5 : 1 beträgt.
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Acetylen wird heute also in sehr großen Mengen hergestellt und für
vielfältige Zwecke gebraucht. Für Beleuchtungszwecke hat es heute nur noch geringes
Interesse. Dem gegenüber werden große Mengen beim autogenen Schweißen verbraucht,
sowie bei der Poly merisation von Acetylen, wobei durch Anlagerung Polyvenyldlorid
(PVC) entsteht. Ferncr werden andere Kunststoffe und Lösungsmittel ebenfalls aus
acetylen dargestellt.
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Acetylen besitzt einen sehr großen Energieinhalt, der bei seiner Verbrennung
frei wird und etwa 14000 KilokalorienIM3 beträgt. Bisher sind jedoch keine Verfahren
in der Technik vor geschlagen worden, bei denen das aus Carbid freigesetzte
Acetylen
sofort zur Speisung eines Brenners oder Gasmotors eingesetzt wird. Ebenso ist keine
derartige Vorrichtung bekanntgeworden, die das freigesetzte Acetylen sofor-t den
Brennkammern einer Brennkraftmaschine zuführt, Im Stand der Technik werden demgegenüber
lediglich Acetylen-Gasentwickler beschrieben, die nach verschiedenen Systemen arbeiten.
So ist beispielsweise aus der DE-AS 1 113 538 ein Acetylen-Gasentwickler nach dem
Carbid-Einwurfssystem bekannt, der entsprechend dem Gasdruck gesteuert wird und
so eine genaue Regulierbarkeit des Carbid-Einwurfes besitzt. Die Dosierung des Carbids
erfolr-t dabei iber einen Schrittkesel al und besonders gestaltete Verteilerteller,
die entsprechende Mengen an Carbid in ein Wasserbecken einwer:fen, in dem ein Entschlammungsrührer
arbeitet. Der entstehende Calciumhydroxidschlamm wird dabei im unteren Bereich der
Vorrichtung selbsttätig abgeführt.
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Diese Vorrichtung beschreibt jedoch ebenso wenig wie die DE-AS 1 123
793 die weitere Fortführung bzw. Verwendung des erzeugten Acetylene. In der DE-AS
1 123 793 wird lediglich eine dosierte Wasserzuführung vorgeschlagen, um anstelle
von Kalkschlamm zu einem besser bandhabbaren Kalkstaub zu kommen, der einfacher
transportierterbar ist und als Düngemittel weiter verwendet werden kann.
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Der Erfindung liegt nun unter Berücksichtigung der eingangs genannten
Probleme und unter Berücksichtigung der besonderen Probleme der Acetylen-Darstellung
einerseits die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dein sich mit aus
Carbid freigesetztem Acylen ein Brenner oder Gasmotor speisen laßt.
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Darüberhinaus ist es eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, mit denen die
freigesetzte Acetylenmenge schnell den sich hindernden Verhältnissen im Betrieb
angepaßt werden kann.
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Diese Aufgabe wird grundsätzlich gemäß der Erfindung durch das im
vorstehenden Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren gelöst.
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Eine weitere Lösungsmöglichkeit bietet die im -Anspruch 5 beschiene
Vorrichtung.
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Da das Calcium-Carbid aufgrund der Verunreinigungen einen üble Geruch
aufweis, wird erfindungsgemäß von einem eingekapselten Carbid-Granulat ausgegangen,
dessen Umhüllung wasserlöslich is Dieses Carbid-Granulat wird in einem Vorratsbehälter
in einer fiir den Betrieb des Brenner oder Gasmotors notwendigen Menge gelagert
und mittels eines elektro-magnetisch gesteuerten
Schiebers dem Reaktionsgefäß
zugeführt. Ebenso wird das zur Reaktion notwendige Wasser in entsprechend dosierter
Menge zugegeben, sofern nicht Wasser im Überschub im Reaktionsgefäß enthalten ist.
Erfindungsgemäß ist nun daran gedacht, die Zugabe des Carbid-Granulates in Abhängigkeit
vom Gasdruck im Reaktionsbehälter zu steuern. Das freiwerdende Acetylen wird danach
erfindungsgemäß in einem gering-volumigen Speicher - bzw. Puffergefäß - aufgenommen,
wobei letzteres über ein Saugsystem mit den Brennkammern in Verbindung steht. Es
ist jedoch in diesem Zusammenhang von Bedeutung, daß das Speicher - bzw. Puffergefäß
- derart dimensioniert ist, daß es lediglich eine ausreichende Acetylenmenge aufnimmt,
die nach kurzer Zeit verbraucht ist und zum Beispiel nur für das Anfahren und Beschleunigen
dient, so d? er Brennkraftmaschine anpassungsfähig und reaktionsschnell ein ausreichender
Acetylenbedarf zur Verfügung steht.
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Damit die Reaktion einwandfrei abläuft, müssen die Reaktionsprodukte
innig vermischt werden, wozu sich sowohl an sich bekannte Rührgeräte oder Schnecken
eignen. Bei der Reaktion des Carbid mit Wasser wird jedoch außer cleli Acetylen
zusätzlich noch Calcium-Hydroxyd gebildet, das kontinuierlich oder auch schubweise
en-tfernt wird. Zusammen mit dem Calcium-Hydroxid wird natürlich auch das im Wasser
gelöste Umhüllungsmaterial für das Carbid entfernt.
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Es dürfte einleuchten, daß an geeigneter Stelle gewisse Sperrventile
vorgesehen werden miissen, da Gemische von Acetylen und Luft außerordentlich explosiv
sind. Ferner ist es deshalb auch notwendig, die Anlage vor Beginn des Reaktionsprozesses
mit einem Inertgas, beispielsweise Stickstoff, durchzuspülen.
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Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Dieser Figur können
sämtliche Merkmale von der Erfindung von wesentlicher Bedeutung sein. Es zeigt:
Fig. 1 den Anlageplan einer Vorrichtung nach der Erfindung in schematischer Darstellung.
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Die erfindungsgemäße Anlage bzw. Vorrichtung ist in der Fig. 1 allgemein
mit 10 bezeichnet. Tn einen Vorratsbehälter 12 werden mehrere Kilo von Carbid-Granulat
11 durch den Einfüllstutzen 3E eingefüllt. Es ist zu erwähnen, daß erfindungsgemäß
das Carbid-Granulat eine wasserlösliche Umhüllung besitzt und insofern geruchsneutral
und einfach in der Handhabung ist. Der Vorratsbehälter 12 besitzt eine Öffnung 17,
die mit einem elektromagnetisch gesteuerten Schieber 14 derart zusammenwirkt, daß
das Granulat 1 portionsweise über eine Verbindungsleitung 19 in das Reaktionsgefäß
20 iiberfiihrt werden kann.
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Getrennt vom Granulat 11 wird das Wasser 23 in einem Vorratsbehälter
15 aufbewahrt, t, in den es durch einen Einfüllstutzen 40 eingefüllt worden ist.
Über eine Verbindungsleitung 25 ist der Vorratsbehälter 15 mit dem Reaktionsgefäß
20 verbunden. Im Reaktionsbehälter 20 ist am Ende der Leitung 25 eine Einspritzdiise
34 angeordnet, mittels derer das Wasser fein verteilt in den Reaktionsraum in dosierter
Menge eingespritzt wird.
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In der Schemaskizze ist im Reaktionsbehälter 20 sowohl ein Rührer
16, als auch eine Schnecke 18 eingezeichnet, obwohl nur ein Gerät zur Zeit zur innigen
Vermischung der Reaktionsstoffe vorhanden zu sein braucht. Vorteilhafterweise wird
ein Rührer 16 verwendet, wenn mit Wasserüberschuß gearbeitet wird.
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Die exotherme lieaktlon verläuft unter e5.ncm Druckanstieg, da sich
des Volumen aufgrund der gasförmigen Acetylen-Bildung vergrößert.
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Mit einem Manometer 13, das mit dem Reaktionsgefäß 20 verbunden ist,
wird dieser Druck gemessen. Das Manometer 13 ist ferner über die Leitung 21 mit
der nicht gezeigten Steuerung des Schiebers 14 verbunden, so daß wenn ein bestimmter
Druck unterschritten wird, der Schieber 1/s die nächste Granulatmenge 11 dann zuführt.
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Das entstandene Acetylen-Gas wird dann einer die Leitung 35 und das
Rückschlagventil 36 zu einem gering-volumigen Speicher -bzw. Pufferbehälter 24 -
geführt. Wie schon oben erwähnt, dient
dieser Puffer 24 als Kraftstoffspeicher,
um die Brennkraft-30 maschine beim nächsten Startvorgang anlassen und solange in
Betrieb halten zu können, bis wieder durch die Reaktion eine ausreichende Acetylen-Menge
zur Verfügung steht. Die Ausgangsleitung 38 des Pufferbehälters 24 besitzt zusätzlich
noch ein Sicherheitsventil 37 und ist mit den Einspritzdüsen 28 verbunden. Mit 26
ist das Ansaugsystem bezeichnet, das die Luft entsprechend dem Pfeil ansaugt und
dem Acetylen in den Brennkammern beimischt, sodaß ein Explosionsgemisch entsteht.
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Das wei-tcr bei der Reaktion entstandene Calcium-Hydroxyd wird über
die Leitung 33 in den Behälter 22 überführt. Dieses wird mittels eines Uberdruckventils
32 gesteuert, das sich bei einem bestimmten Schlammdruck selbsttätig öffnet und
die Lauge entfernt. Wenn der Behälten 22 gefüllt ist, kann dann über den Auslaßstutzen
41 die Lauge abgelassen werden.
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L e e r s e i t e