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Verfahren zur selbsttätigen ununterbrochenen Regelung der Luftzufuhr
zu Feuerungen durch einen auf Verbrennung eines Gemisches von Rauchgasproben mit
einem brennbaren Gas beruhenden Gasanalysator. Alle Feuerungen mit den gebräuchlichen
festen, flüssigen und gasförmigen Brennstoffen arbeiten am günstigsten mit einem
gewissen Überschuß an Verbrennungsluft. Die Größe dieses Luftüberschusses und damit
auch der günstigste Kohlensäuregehalt der Rauchgase ist für die. verschiedenen Brennstoffe
verschieden; er hat jedoch für alle praktisch in Frage kommenden Brennstoffe eine
solche Größe, daß der Kohlensäuregehalt der Rauchgase
etwa 12 Prozent
nicht unterschreiten darf, wenn die Feuerung mit dem günstigsten Nutzeffekt arbeiten
soll.
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Einrichtungen, durch welche die Luftmenge für Feuerungen in Abhängigkeit
von dein Kohlensäure- oder Sauerstoffgehalt der Rauchgase selbsttätig geregelt werden
soll, sind bekannt. Ihrer Einführung in die Praxis steht jedoch ihr verhältnismäßig
komplizierter Bau und dementsprechend geringe Zuverlässigkeit entgegen. Diese Mißstände
werden durch die vorliegende Erfindung behoben.
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Es wurde nämlich gefunden, daß ein Gemisch aus Rauchgas mit einem
brennbaren Gas, z. B. Wassergas, Wasserstoff usw., sich all der oberen Explosionsgrenze
befindet, wenn der Kohlensäuregehalt des Rauchgases etwa 12 Prozent beträgt, d.
h. bei einer ganz geringen Vermehrung bzw. Verminderung des Kohlensäuregehaltes
verliert bzw. erhält ein derartiges Gemisch die Fähigkeit, unter Einwirkung einer
Zündung explosionsartig zu verbrennen. Rauchgas und brennbares Gas müssen dabei
in einem bestimmten -,Mengenverhältnis stehen, wobei jedoch geringere Schwankungen
dieses Verhältnisses ohne Einlluß auf die Lage der Explosionsgrenze sind. Verändert
man daher die einer Feuerung zugeführte Luftmenge so lange, bis ein Gemisch aus
einer der Feuerung entnommenen, der Menge nach möglichst gleichbleibenden Rauchgasprobe
mit einer ebenfalls gleichbleibenden Menge eines brennbaren Gases, z. B. Wassergas,
sich gerade an der oberen Explosionsgrenze befindet, so beträgt der Kohlensäuregehalt
der Rauchgase etwa 12 Prozent.
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In den Fällen, wo ein höherer Kohlensäuregehalt der Rauchgase gewünscht
wird, führt nian dein obigen Gemisch noch eine entsprechende, ebenfalls gleichbleibende
:Menge Frischluft zu. Infolge des hierdurch erzielten höheren Sauerstoffgehaltes
des Gesaintgeinisches aus Rauchgas, brennbarem Gas und Frischluft wird die Explosionsgrenze
dann erst bei einem höheren Kohlensäuregehalt des Rauchgases erreicht.
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Bei deni neuen Verfahren wird demnach ini Gegensatz zu den bekannten
Verfahren zur l%'#@uicligasanalyse auf die Bestimmung eines beliebigen Kohlensäuregehaltes
der Rauchgase verzichtet; es wird vielmehr nur die Erreichung eines gewünschten
einmalig eingestellten Kohlensäure- bzw. Sauerstoffgehaltes der Rauchgase angezeigt.
Der große Vorteil des Verfahrens gegenüber allen bisher bekannten, insbesondere
für eine selbsttätige Regelung der Verbrennungsluftmenge, liegt nun darin, daß schon
durch eine ganz geringe Veränderung der Rauchgaszusaminensetzung sehr große Wirkungen
ausgelöst werden, die in dem Eintreten bzw. Aufhören von Gasexplosionen bestehen,
deren Stärke durch entsprechende einmalige Einstellung der Menge des der Zündstelle
zugeführten Gasgemisches beliebig groß gemacht werden kann.
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Das Verfahren wird zweckmäßig in der @@ \\'eise ausgeführt, daß von
dem kauchgas-Kanal eine Leitung abgezweigt wird, die einer "Zündstelle dauernd eine
abgemessene Menge Rauchgas zuführt. Gleichzeitig mündet in #lie Zündstelle eine
Leitung für das brennbare Gas, das ebenfalls in abgemessener Menge der Zündstelle
zuströmt. Die Zündung kann auf beliebige Weise, am besten elektrisch, herbeigeführt
werden. Die durch die Explosionen auftretende Wärmeentwicklung oder auch die dabei
stattfindenden Drucksteigerungen werden auf eine Vorrichtung, die die Luftzufuhr
selbsttätig regelt, zur Einwirkung gebracht, «wobei auch noch eine Anzeigevorrichtung
vorgesehen sein kann. Beispielsweise wird die Größe der Zutrittsöffnungen der Verbrennungsluft
durch einen sich selbsttätig ändernclen Flüssigkeitsstand bestimmt, welcher bei
Cber- bzw. Unterschreitung des gewünschten Kohlensäure- oder Sauerstoffgehaltes
der l:auchgase in einem zu der selbsttätig erfolgenden Änderung entgegengesetzten
Sinne beeinflußt wird.
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Eine Ausführungsform dieser Einrichtung ist in der Zeichnung schematisch
dargestellt. Durch Rohr i strömt einem Gasbrenner 3 (las Heizgas, durch Rohr 2 die
Verbrennungsluft zu; Rohr 2 ist gegen die Atmosphäre dadurch regelbar abgeschlossen,
daß der Wasserspiegel eines mit einem Ablauf 5 versehenen Behälters d. einen veränderlichen
Schlitz für den Zutritt der Luft zu dem Rohr 2 freigibt. Heizgas und Verbrennungsluft
strönien in den Verbrennungsraum 6, «-o die Verbrennung selbst stattfindet, und
weiterhin durch den Rauchkanal 7 nach dem Kamin. Aus (leinRauchkanal7 wird in bekannter
Weise Ourch (las Rohr 8 eine Rauchgasprobe abgesaugt und gegebenenfalls unter Zwischenschaltung
eines Kühlers 9 der mit einer Funl;enstrecke ausgerüsteten Zündstelle i i zugeleitet.
Dieser letzteren strömt außerdem durch das Rohr 12 ein brennbares Gas, z. B. Wasserstoff,
Wassergas oder Leuchtgas, zu. Das Gelnisch beider strömt durch die Rohre 13 und
14 in den Saugraum einer Wasserstrahlpumpe 15. Das von der Wasserstrahlpumpe angesaugte
Gasgemisch verläßt die Apparatur durch (las Rohr 16.
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l.?s ist noch erforderlich, das Mengenverli<iltnis zwischen dem
durch das Rohr 8 angesaugten Rauchgas und dem durch das Rohr 12 zugeführten brennbaren
Gas konstant zu Balten. Dies kann in einfachster Weise dadurch geschehen, daß der
Saugraum der Wasserstrahlpumpe
vermittels eines Wasserabschlusses
17 mit der Atmosphäre in Verbindung gebracht wird, wobei dann der Unterdruck im
Saugraum bestimmt ist durch die Höhe, der von der angesaugten Luft überwundenen
Wassersäule. Außerdem sind in die Leitungen 8 und 12 zwei Drosselscheiben 8' und
12' eingeschaltet. Die Mengen sowohl des angesaugten Rauchgases wie des brennbaren
Gases sind gegeben durch den von der Wasserstrahlpumpe erzeugten konstanten Unterdruck
einerseits und die Öffnung der Drosselscheiben anderseits. Das einmal eingestellte
Mengenverhältnis der beiden Gase wird daher, abgesehen von unwesentlichen Schwankungen
infolge Änderung der spezifischen Gewichte, konstant erhalten. Eine Längenänderung
des Rohres 13 infolge der Explosionshitze bewirkt eine Drehung des ungleicharmigen
Hebels 22, an dessen längerem Arm ein Gefäß i9 befestigt ist, in welches das Arbeitswasser
der Wasserstrahlpumpe durch ein Rohr 18 eingeleitet wird. Je nach der Stellung des
Hebels 22 fließt das Wasser durch die Leitung 2o frei ab oder aber durch die Leitung
2i in das Gefäß 4.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist nun die folgende:
Der Hebel 22 ist derart eingestellt, daß, wenn (las Rohr 13 ungefähr Raumtemperatur
besitzt, das Abwasser der Pumpe (furch die Leitung 2o abfließt. Wird nun die Feuerung
in Gang gesetzt, so wird zunächst, da der Behälter 4 leer ist, eine zu große Luftmenge
der Feuerung zuströmen; es wird daher in den Rauchgasen so viel Sauerstoff enthalten
sein, daß an der Zündstelle i i die Entzündung des Gemisches eintritt. Durch die
hierbei eintretende Wärmeentwicklung verlängert sich (las Rohr 13. Diese Verlängerung
wird eine Bewegung des Hebels 22 nach der Richtung bewirken, daß das Wasser nunmehr
durch die Leitung 21 dem Behälter 4 zuströmt. Infolge des Zuströmens von Wasser,
dessen Menge so bemessen ist, daß sie die durch den Ablauf 5 abfließende Menge übersteigt,
wird nun der freie Ouerschnitt für die Luft im Behälter ,4 so lange verengt und
damit die der Feuerung zugeführte Luftmenge verringert, bis schließlich infolge
mangelnden Sauerstoffgehaltes der Rauchgase die Zündfähigkeit des Gemisches aufhört.
Die Wärmeentwicklung im Rohr 13 hört nun ebenfalls auf, das Rohr nimmt seine ursprüngliche
Länge wieder an, und das von der Wasserstrahlpumpe kommende Wasser fließt infolgedessen
wieder durch die Leitung 2o ab. Da das Wasser aus dem Behälter 4 durch den Abfluß
5 abläuft, wiederholt sich das Spiel nach einiger Zeit von neuem.
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Weil die Explosionsgrenze eines Gemisches aus Rauchgasen und z. B.
Wasserstoff, wie oben angegeben wurde, gerade ungefähr bei einem solchen Sauerstoffgehalt
liegt, wie er für das wirtschaftliche Arbeiten der Feuerung in den Rauchgasen vorhanden
sein soll, wird demnach unter der Wirkung der beschriebenen Vorrichtung die der
Feuerung zugeführte Luftmenge ständig den für die Verbrennung günstigsten Wert abwechselnd
um ein geringes über- und unterschreiten. Die Größe dieser Über- und Unterschreitung
kann durch geeignete Anordnung der Apparatur beliebig klein gehalten werden.