DE4111607A1 - CATALYTICAL HEATING ELEMENT - Google Patents
CATALYTICAL HEATING ELEMENTInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen ein katalyti sches Heizelement und insbesondere ein katalytisches Heizgerät mit natürlichem, d. h. unforciertem Zug, welches insbesondere dann verwendbar ist, wenn keine Elektrizität zur Verfügung steht, und welches Alkohol, insbesondere Methanol, als Brenn stoffquelle nutzen kann.The present invention relates generally to a catalytic cal heating element and in particular a catalytic heater with natural, d. H. unforced train, which in particular is usable when no electricity is available stands, and what alcohol, especially methanol, as a fuel can use material source.
Es gibt eine ganze Reihe von Situationen, in denen nichtelek trische, sichere, einfache und preisgünstige Heizvorrichtungen verwendet werden können. Beispielsweise können Heizelemente des eingangs beschriebenen Typs in Hütten oder in Booten verwendet werden als Bestandteile von Kühlgeräten, Öfen, Warmwasserberei tern, Kühlern sowie als Heizgeräte für Maschinen und Batterien. Die bereits bestehenden Produkte dieses Typs sind nicht gut auf diese Anwendungszwecke und Märkte angepaßt. Viele Vorrichtun gen, die z. Z. für diese Anwendungszwecke erhältlich sind, benö tigen elektrische Energie und sind deshalb gänzlich ungeeignet für diese Anwendungszwecke. Andere benötigen Brennstoffe, die bei Raumtemperatur gasförmig sind. Diese Brennstoffe müssen komprimiert werden und sind relativ wenig sicher, wenn man sie mit Brennstoff, wie z. B. Alkoholen, vergleicht, die bei Raum temperatur flüssig sind. Die unter Druck stehenden Brennstoffe sind nicht nur vergleichsweise unfallträchtig, sie benötigen darüber hinaus ziemlich komplizierte Steuer- bzw. Kontrollvor richtungen für den Brennstofffluß während des Betriebes.There are a number of situations in which non-electrical trical, safe, simple and inexpensive heaters can be used. For example, heating elements of the type described above used in huts or in boats are used as components of refrigerators, ovens, water heaters ters, coolers and as heaters for machines and batteries. The existing products of this type are not well on adapted to these applications and markets. Many devices gene, the z. Z. are available for these applications, benö electrical energy and are therefore completely unsuitable for these purposes. Others need fuels that are gaseous at room temperature. These fuels need to can be compressed and are relatively unsafe if you use them with fuel such as B. alcohols, which compares at room temperature are liquid. The pressurized fuels are not only comparatively prone to accidents, they require in addition, quite complicated tax or control pre Directions for fuel flow during operation.
Es ist bekannt, daß manche Materialien, insbesondere Edelmetal le, wie z. B. Platin, Paladium u. ä., verbrennbare Gase zur Reak tion mit Sauerstoff bringen, wobei Wärme freigesetzt wird. Die se Materialien werden als Katalysatoren bezeichnet, und der Verbrennungsprozeß wird im allgemeinen als katalytische Ver brennung bezeichnet.It is known that some materials, especially precious metal le, such as B. platinum, palladium and. Ä., combustible gases for reak bring with oxygen, whereby heat is released. The SE materials are referred to as catalysts, and the Combustion process is generally referred to as catalytic ver called burning.
Die katalytische Verbrennung wurde in den letzten Jahren mehr und mehr bevorzugt. So wurde diese Art der Verbrennung in Gerä ten für den Haushalt verwendet, wie z.B. bei Lockenstäben, Löt kolben und ähnlichem. Die meisten katalytischen Vorrichtungen dieses Typs verwenden unter Druck stehende Brennstoffpatronen, die Butan, Propan und ähnliches enthalten, und weisen deshalb einige der zuvor erwähnten Nachteile auf. Außerdem benötigen viele der katalytischen Heizgeräte oder Brenner elektrische Energie, um einen Funken zu erzeugen, der die katalytische Ver brennung in Gang setzt, während andere wiederum selbst bei Raumtemperatur ein Vorheizen erfordern.Catalytic combustion has increased in recent years and more preferred. So this kind of combustion in Gerä used for the household, e.g. with curling irons, solder piston and the like. Most catalytic devices of this type use pressurized fuel cartridges, which contain butane, propane and the like, and therefore have some of the disadvantages mentioned above. Also need many of the catalytic heaters or electric burners Energy to create a spark that catalytic ver fires up, while others themselves Require preheating at room temperature.
Viele der katalytischen Heizgeräte oder Brenner werden in einer nicht abgeschirmten Umgebung verwendet, was ebenfalls einige Probleme hervorruft. Der Begriff "nicht abgeschirmte Umgebung" bedeutet, daß das Heizelement selbst Wärme an die umgebende Luft abgibt. Das Problem bei einer solchen Anordnung ist, daß das katalytische Material Temperaturen ausgesetzt werden kann (z. B. oberhalb 500°C). Wie bekannt ist, kann dies einen vor zeitigen Ausfall der Katalysatoren bewirken. Eine solche Vor richtung umfaßt ebenfalls Konstruktionen, bei denen die Ver brennungskammer selbst in einem bestimmten Umfang zur umgeben den Atmosphäre offen ist und die einen Gasaustritt erlaubt, ohne daß eine vollständige Oxidation erfolgt ist. Bei anderen Konstruktionen fehlt jeglicher Mechanismus zum Sicherstellen einer kompletten Verbrennung. In beiden Fällen stellt der unverbrannte Brennstoff ein Sicherheitsrisiko dar, das sich nicht einfach über den Geruch für den Menschen feststellen läßt.Many of the catalytic heaters or burners are in one unshielded environment, which is also some Causes problems. The term "unshielded environment" means that the heating element itself heat to the surrounding Emits air. The problem with such an arrangement is that the catalytic material can be exposed to temperatures (e.g. above 500 ° C). As is well known, this can do one thing cause catalytic converter to fail prematurely. Such a pre direction also includes constructions in which the ver combustion chamber itself to a certain extent to surround is open to the atmosphere and allows gas to escape, without complete oxidation. With others Constructions lack any mechanism to ensure a complete combustion. In both cases, the unburned fuel poses a safety risk that not just about smell for humans leaves.
Von der Seite der Brennstoffe her bieten Alkohole mehrere Vor teile. Im Vergleich mit einigen änderen flüssigen Brennstoffen und Brennstoffen, die bei Raumtemperatur gasförmig sind, ist die Wahrscheinlichkeit eines versehentlichen Zündens des Alko hols niedrig. Der Alkohol stellt deshalb einen relativ sicheren Brennstoff dar. Falls trotzdem ein Versehen passiert, kann die Flamme leicht mit Wasser gelöscht werden. Alkohole brennen sau ber und benötigen nur normale Wärmeaustauschervorrichtungen. Ferner ist wichtig, daß die Verbraucher mit Alkoholbrennstoffen vertraut sind, beispielsweise im Zusammenhang mit Tischheizge räten. Aufgrund ihres flüssigen Zustandes bei Raumtemperatur werden Alkohole in Behältern ohne Druck aufbewahrt und können aus dem Ladenregal heraus verkauft werden. Die Kosten der alko holischen Brennstoffe sind einigermaßen vergleichbar mit ande ren Kohlenwasserstoffbrennstoffen.On the fuel side, alcohols offer several advantages parts. Compared to some other liquid fuels and fuels that are gaseous at room temperature the probability of accidental ignition of the Alko haul low. The alcohol therefore makes it relatively safe Fuel. If an accident happens anyway, the Flame can be easily extinguished with water. Alcohols burn sau About and only need normal heat exchanger devices. It is also important that consumers use alcohol fuels are familiar, for example in connection with table heating advise. Because of their liquid state at room temperature alcohols are stored in containers without pressure and can be sold from the store shelf. The cost of the alko Holic fuels are somewhat comparable to others ren hydrocarbon fuels.
Der Betrieb mit einem natürlichen Zug ist für einen Brenner wichtig, der in einer Umgebung verwendet werden soll, in der elektrische Energie nicht verfügbar ist. Im Vergleich mit einem forcierten Zug ist die treibende Kraft für einen natürlichen Zug relativ gering. Deshalb ist es wichtig, daß der Druckabfall entlang den Brennerelementen so niedrig wie möglich gehalten wird, um eine ausreichende Luftströmung sicherzustellen, so daß nicht nur die katalytische Verbrennung aufrecht erhalten bleibt, sondern daß ebenso eine vollständige Verbrennung gesi chert ist. Operation with a natural train is for one burner important to be used in an environment where electrical energy is not available. Compared to one forced train is the driving force for a natural Train relatively low. Therefore it is important that the pressure drop kept as low as possible along the burner elements to ensure sufficient air flow so that not only maintain catalytic combustion remains, but that complete combustion is also ensured chert is.
Insgesamt besteht ein Bedarf für ein katalytisches Heizelement oder Heizgerät mit natürlichem Zug, welches ohne elektrische Energie betrieben werden kann und welches einfach und verläß lich funktioniert, welches einfach im Aufbau und kostengünstig herzustellen ist, welches darüber hinaus sicher ist und eine vollständige Verbrennung von Brennstoffen sicherstellt und wel ches flüssige Brennstoffe, wie z. B. Alkohol, verwenden kann.Overall, there is a need for a catalytic heating element or heater with natural train, which without electrical Energy can be operated and which is simple and reliable Lich works, which is simple in construction and inexpensive is to produce, which is also safe and a ensures complete combustion of fuels and wel ches liquid fuels, such as. B. alcohol can use.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein kataly tisches Heizelement mit natürlichem Zug vorzuschlagen, das vie le der vorgenannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet.The object of the present invention is therefore a cataly propose table heating element with natural draft, the vie avoids the aforementioned disadvantages of the prior art.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem katalytischen,
flammenlosen Heizelement mit natürlichem Zug durch folgende
Merkmale gelöst:
einem röhrenförmigen Körper, welcher einen länglichen Kanal für
ein strömendes Medium bildet, welcher an einem Ende einen
Luft-/Brennstoffgemischeinlaß und an seinem anderen Ende einen
Auslaß für die Verbrennungsprodukte umfaßt;
einen primären katalytischen Brenner, welcher in dem Kanal, be
nachbart zu dem Einlaß, angeordnet ist, zur überwiegenden Um
setzung des in den Einlaß eingespeisten Luft-/Brennstoffge
misches; und
einem sekundären katalytischen Brenner, der stromabwärts zum
ersten katalytischen Brenner zur Vervollständigung der Verbren
nung von allen unverbrannten Brennstoffanteilen, welche an dem
ersten katalytischen Brenner abgegeben werden, angeordnet ist.This object is achieved according to the invention in the case of a catalytic, flameless heating element with natural draft by the following features:
a tubular body which defines an elongated channel for a flowing medium which has an air / fuel mixture inlet at one end and an outlet for the combustion products at the other end;
a primary catalytic burner, which is arranged in the channel, be adjacent to the inlet, for the predominant implementation of the air / fuel mixture fed into the inlet; and
a secondary catalytic burner located downstream of the first catalytic burner to complete the combustion of all of the unburned fuel that is delivered to the first catalytic burner.
Ein besonderer Vorteil dieser erfindungsgemäßen Konstruktion eines katalytischen Heizelementes ist, daß ein minimaler Druckabfall erzeugt wird und daß eine im wesentlichen vollständige katalytische Verbrennung der Reaktionsstoffe erzielt wird. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, daß ein röhrenförmiger Körper vorhanden ist, der einen länglichen Durchlaß für ein strömendes Medium bildet, welcher einen Einlaß für ein Luft-/Brennstoffgemisch an einem Ende und einen Auslaß für die Verbrennungsprodukte am anderen Ende aufweist. Der sekundäre katalytische Brenner ist innerhalb des Durchlasses stromabwärts zum primären katalytischen Brenner zur Ver vollständigung der Verbrennung von jeglichen nicht oxidierten Brennstoffanteilen in den Abgasen des primären katalytischen Brenners angeordnet.A particular advantage of this construction according to the invention of a catalytic heating element is that a minimal Pressure drop is generated and that a substantially complete catalytic combustion of the reactants is achieved. This is achieved in particular in that a there is a tubular body that is elongated Passage for a flowing medium which forms an inlet for an air / fuel mixture at one end and an outlet for the combustion products at the other end. The secondary catalytic burner is inside the culvert downstream to the primary catalytic burner for ver complete the combustion of any unoxidized Proportion of fuel in the primary catalytic exhaust Brenner arranged.
Der niedrige Druckabfall über die Strecke des primären Brenners wird durch eine röhrenförmige Brennerkonstruktion erreicht, welche an der Wandung des Kanals gehalten ist, während die Ver brennung des größten Anteils der Reaktanten durch die Schaffung eines geeignet dimensionierten Katalysator-Oberflächenbereichs erzielt wird. Ein Bewegungs- oder Vermischungselement kann in nerhalb des Brenners angeordnet werden, welches die Reaktanten, die zu einer Strömung in axialer Richtung durch den Brenner tendieren, sacht nach außen gegen den Katalysator drängt. Ein niedriger Druckabfall innerhalb des sekundären Brenners wird dadurch erzielt, daß eine Vielzahl von axialen Durchlässen oder Kanälen geschaffen wird, die einen relativ kleinen Widerstand für den Gasdurchfluß bieten. Die Oberflächen dieser Durchlässe sind mit einem Katalysatormaterial beschichtet, um sicherzu stellen, daß jegliche, nicht oxidierte Reaktanten oxidiert wer den.The low pressure drop across the primary burner is achieved through a tubular burner construction, which is held on the wall of the channel, while the ver Burn most of the reactants through creation a suitably dimensioned catalyst surface area is achieved. A moving or mixing element can be in be placed inside the burner containing the reactants, leading to a flow in the axial direction through the burner tend to push gently outwards against the catalyst. A low pressure drop within the secondary burner achieved in that a plurality of axial passages or Channels is created that has a relatively small resistance provide for the gas flow. The surfaces of these culverts are coated with a catalyst material to ensure safe ensure that any non-oxidized reactants are oxidized the.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Brennergehäusekonstruktion insbesondere gut für alkoholische Brennstoffe geeignet ist und für einen Betrieb mit natürlichem Zug. In diesem Zusammenhang ist wichtig, daß ein im wesentli chen U-förmiger, röhrenförmiger Körper geschaffen ist, der ei nen länglichen Kanal für eine Fluidströmung schafft. Der röh renförmige Körper umfaßt ein Paar paralleler Arme und einen Verbindungsteil, der zwei benachbarte Enden der Arme miteinan der verbindet. Der Kanal für den Fluidstrom weist einen Luft einlaßbereich an einem freien Ende von einem der Ärme auf, ei nen Luft-/Brennstoffmischungsbereich stromabwärts von dem Ein laßbereich zur Bildung eines gasförmigen Luft-/Brennstoffge misches, wobei der Mischungsbereich einen Brennstoffeinlaß zur Aufnahme und Einspeisung des flüssigen Brennstoffes aufweist, einen Luft-/Brennstoffverbrennungsbereich im anderen der beiden Arme zur Aufnahme und Oxidierung des Luft-/Brennstoffgemi sches, welches aus dem Mischungsbereich abgegeben wird, und einen Verbrennungsproduktauslaßbereich an einem freien Ende des anderen Armes. Innerhalb des Verbrennungsbereiches ist ein katalytischer Brenner angeordnet, der für eine katalytische Reaktion des Luft-/Brennstoffgemisches, das aus dem Mischungs bereich eingespeist wird, sorgt.Another advantage of the invention is that the Burner housing construction especially good for alcoholic Is suitable and for operation with natural fuels Train. In this context it is important that an essentially chen U-shaped, tubular body is created, the egg creates an elongated channel for fluid flow. The crude ren-shaped body includes a pair of parallel arms and one Connection part, the two adjacent ends of the arms together that connects. The channel for the fluid flow has an air inlet area at a free end of one of the arms, egg air / fuel mixture area downstream of the inlet Passage area for the formation of a gaseous air / fuel mix, the mixing area a fuel inlet for Has uptake and feed of the liquid fuel, an air / fuel combustion area in the other of the two Arms for receiving and oxidizing the air / fuel mixture which is discharged from the mixing area, and a combustion product outlet area at a free end of the other arm. Within the combustion area is a Catalytic burner arranged for a catalytic Response of the air / fuel mixture resulting from the mixture area is fed.
Der U-förmig geformte Brennerkörper weist eine Reihe von Vor teilen auf. Flüssige Brennstoffe, wie z. B. Alkohole, müssen vor der Verbrennung verdampft werden. Der U-förmige Röhrenkörper erlaubt die Rückführung von Verbrennungswärme durch Wärmelei tung zu dem Mischungsbereich, um dort den Brennstoff zu verdam pfen. Die U-förmig gebogene Röhre erlaubt die Bildung einer Flüssigkeitsansammlung oder einer Pfütze aus Brennstoff in dem verbindenden Teil ohne Nachteile während den Bedingungen bei Betriebsbeginn. Außerdem erlaubt diese Konstruktion bis zu ei nem gewissen Grade, daß die Mischung gebildet wird, bevor ein Kontakt mit dem Katalysator besteht, im Gegensatz zu anderen Konstruktionen, wo sich die Reaktanten erstmals in der Verbren nungszone treffen. Dieses Vormischen verbessert die Verbrennung.The U-shaped torch body has a number of front share on. Liquid fuels such as B. alcohols, must can be evaporated from the combustion. The U-shaped tube body allows the return of combustion heat through heat to the mixing area to evaporate the fuel there whistle. The U-shaped tube allows the formation of a Liquid accumulation or a puddle of fuel in the connecting part with no disadvantages during the conditions Start of operations. In addition, this construction allows up to egg to some extent that the mixture is formed before a Unlike the others, there is contact with the catalyst Constructions where the reactants are first in the cremation meeting zone. This premixing improves combustion.
Die U-förmige Ausbildung hat außerdem Sicherheitsvorteile im Falle, daß eine Verbrennung verhindert wird. Falls aus irgend einem Grund der Verbrennungsteil verstopft ist, wird der Bren ner einfach geflutet bis zu dem Niveau des Brennstoffvorrats, vorausgesetzt, daß der Vorrat unterhalb des erhöhten Einlasses und der erhöhten Auslaßöffnung angeordnet ist. Brennstoff kann dadurch nicht austreten und eine Gefahrenquelle bilden. Die U-förmig gebogene Röhre verbessert ebenfalls den Betriebsbe ginn. Methanol-Luftgemische sind schwerer als Luft, so daß beim Betriebsbeginn eine verbrennbare Mischung von selbst gebildet wird und in der Röhre zurückgehalten wird.The U-shaped training also has safety advantages in If combustion is prevented. If from any If the combustion part is clogged, the fuel will burn just flooded to the level of fuel, provided that the supply is below the raised inlet and the raised outlet opening is arranged. Fuel can Do not leak and create a source of danger. The U-shaped tube also improves the operation start. Methanol-air mixtures are heavier than air, so that when Start of operation a combustible mixture formed by itself and is retained in the tube.
Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigen im einzel nen:These and other advantages of the invention are set out below explained in more detail with reference to the drawing. It show in detail NEN:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines flammenlosen, ka talytischen Heizgerätes mit einem natürlichen Zug ge mäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung; Fig. 1 is a schematic representation of a flameless, catalytic heater with a natural train ge according to a preferred embodiment of the vorlie invention;
Fig. 2 eine teilweise aufgebrochene schematische Darstellung eines primären katalytischen Brenners; Figure 2 is a partially broken schematic illustration of a primary catalytic burner.
Fig. 3 eine Draufsicht auf einen sekundären katalytischen Brenner; Fig. 3 is a plan view of a secondary catalytic burner;
Fig. 4 eine schematische perspektivische Ansicht eines se kundären katalytischen Brenners; Fig. 4 is a schematic perspective view of a secondary catalytic burner;
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Steuerung bzw. Regelung der Temperatur des Heizgerä tes; Fig. 5 is a schematic representation of a device for controlling the temperature of the heater;
Fig. 6 eine Schnittansicht durch eine Ausführungsform ohne U-förmig gebogene Röhre; Fig. 6 is a sectional view U-shaped bent by an embodiment without tube;
Fig. 7 eine schematische Ansicht ähnlich Fig. 1 mit einer optionalen Brennstoffleitung zur Überbrückung des Thermostatventils aus Fig. 5 für einen Leerlauf brennstofffluß. Fig. 7 is a schematic view similar to Fig. 1 with an optional fuel line for bridging the thermostatic valve of Fig. 5 for an idle fuel flow.
Fig. 1 der Zeichnung zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen, flammenlosen katalytischen Heizgerätes 10 mit natürlichem Zug. Das Heizgerät 10 umfaßt einen im we sentlichen U-förmig ausgebildeten röhrenförmigen Körper oder Gehäuse 12 mit einem Paar paralleler Arme 14 und 16 sowie einen Verbindungsteil 18, welcher die beiden benachbarten Enden 20 und 22 der Arme miteinander verbindet. Der Körper 12 bildet ei en Kanal oder Trakt 24 für einen Fluidstrom und weist einen Lufteinlaßbereich 26 in dem freien Ende 28 des Armes 14 auf, einen Luft-/Brennstoffmischungsbereich 30 in dem unteren Ende des Armes 14 und in dem Verbindungsteil 18, einen Luft-/Brenn stoffverbrennungsbereich 32 in dem unteren Ende des Armes 16 und einen Verbrennungsproduktauslaßbereich 34 in einem freien Ende 35 des anderen Armes 16. Der Einlaßbereich umfaßt eine Lufteinlaßöffnung 36. Ein Brennstoffeinlaß 38 mündet in den Mi schungsbereich 30 und steht mit einem Kunststoff- oder Metall brennstoffvorratsbehälter 40 über eine PVC-Brennstoff zuführleitung 42 in Verbindung. Die Leitung 42 ist mit einem von Hand betätigbaren Absperrventil 44 und einem Durchflußver minderer 46 in Form eines Aluminiumoxidstabes ausgestattet, welch letzterer die Durchflußrate des flüssigen Brennstoffes zu dem Brennstoffeinlaß begrenzt, wenn das Ventil 44 offen ist. Fig. 1 of the drawing shows a preferred embodiment of a flameless catalytic heater 10 according to the invention with natural draft. The heater 10 comprises a substantially U-shaped tubular body or housing 12 with a pair of parallel arms 14 and 16 and a connecting part 18 which connects the two adjacent ends 20 and 22 of the arms together. The body 12 forms a channel or tract 24 for a fluid flow and has an air inlet area 26 in the free end 28 of the arm 14 , an air / fuel mixing area 30 in the lower end of the arm 14 and in the connecting part 18 , an air / Fuel combustion area 32 in the lower end of arm 16 and a combustion product outlet area 34 in a free end 35 of the other arm 16 . The inlet area includes an air inlet opening 36 . A fuel inlet 38 opens into the mixing area 30 and is connected to a plastic or metal fuel reservoir 40 via a PVC fuel supply line 42 . The line 42 is equipped with a manually operated shut-off valve 44 and a Durchflußver reducer 46 in the form of an alumina rod, the latter limiting the flow rate of the liquid fuel to the fuel inlet when the valve 44 is open.
Ein primärer katalytischer Brenner 50 ist innerhalb des Ver brennungsbereiches 32 angeordnet und bewirkt eine katalytische Reaktion des Hauptteiles des Luft-/Brennstoffgemisches, das in den Verbrennungsbereich aus dem Mischungsbereich eingespeist wird. Der primäre Brenner ist in engem wärmeleitendem Kontakt mit der inneren Oberfläche der Röhre 16. Die Röhre strahlt die während der Verbrennung gewonnene Wärme an die umgebende Luft ab. Ein sekundärer katalytischer Brenner 52 ist innerhalb des Verbrennungsbereiches 32 stromabwärts zum primären katalyti schen Brenner 50 angeordnet, um Brennstoffanteile, die inner halb des primären Brenners noch nicht oxidiert wurden, kataly tisch zu oxidieren.A primary catalytic burner 50 is disposed within the combustion region 32 and causes a catalytic reaction of the main part of the air / fuel mixture that is fed into the combustion region from the mixture region. The primary burner is in close thermal contact with the inner surface of tube 16 . The tube radiates the heat gained during the combustion to the surrounding air. A secondary catalytic burner 52 is disposed within the combustion region 32 downstream of the primary catalytic burner 50 in order to catalytically oxidize fuel components that have not yet been oxidized within the primary burner.
Die Funktionsweise des bisher beschriebenen Gerätes ist wie folgt. Wenn das Abstellventil 44 geöffnet wird, tropft eine ab gemessene Menge des Brennstoffes in den Luft-/Brennstoff mischungsbereich 30 hinein. Zumindest ein Teil dieses Brennstoffes wird verdampfen, sich mit Luft in dem Mischungsbe reich mischen und dem ersten Brenner 50 zugeleitet werden. An genommen, die Temperatur der Mischung sei oberhalb der Selbst entzündungstemperatur des Katalysators, dann wird die Mischung oxidiert und Wärme wird an die umgebenden Gase und den Brenner abgegeben. Der Brenner wird Wärme über die Leitungswände der Röhre 16 übertragen, die wiederum die Wärme an die Umgebungs luft abgeben werden. Die erwärmten Produkte der Verbrennung werden aufsteigen und durch den sekundären Brenner 52 hindurch strömen, wo jegliches unverbrannte Gas oxidiert wird. Die Ver brennungsprodukte werden weiter aufsteigen und in den Auslaßbe reich eintreten und letztendlich aus der Röhre durch die Aus laßöffnung 54 austreten. Der nach oben gerichtete Fluß von Gasen im Arm 16 der Röhre 12 erzeugt somit einen natürlichen Zug oder eine Strömung durch die Röhre. Sowie die Temperatur innerhalb des Verbrennungsbereiches ansteigt und die normale Betriebstemperatur erreicht, wird Wärme stromaufwärts des Durchlasses 24 zum Luft-/Brennstoffmischungsbereich geleitet, was eine effizientere Verdampfung des Brennstoffes und Mi schung von Brennstoff und Luft zur Folge hat.The operation of the device described so far is as follows. When the shut-off valve 44 is opened, a measured amount of fuel drips into the air / fuel mixing region 30 . At least a portion of this fuel will vaporize, mix richly with air in the mix, and be fed to the first burner 50 . Assuming the temperature of the mixture is above the autoignition temperature of the catalyst, the mixture is oxidized and heat is given off to the surrounding gases and the burner. The burner is transferred heat through the conduit walls of the tube 16 , which in turn will give off the heat to the ambient air. The heated products of the combustion will rise and flow through the secondary burner 52 where any unburned gas will be oxidized. The combustion products will continue to rise and enter richly in the Auslaßbe and ultimately exit port 54 from the tube through the outlet. The upward flow of gases in arm 16 of tube 12 thus creates a natural draft or flow through the tube. As the temperature within the combustion area rises and reaches normal operating temperature, heat is conducted upstream of the passage 24 to the air / fuel mixture area, resulting in more efficient evaporation of the fuel and mixing of fuel and air.
Die Röhre 12 ist vorzugsweise aus einem dünnwandigen Aluminium hergestellt, obwohl andere Materialien ebenfalls benutzt werden können, falls dies gewünscht ist. Obwohl die röhrenförmigen Ar me 14 und 16 in jeder gewünschten Gestalt ausgebildet werden können, werden der Arm 14 und der Verbindungsteil 18 vorzugs weise mit quadratischem Querschnitt ausgeführt und der Arm 16 vorzugsweise mit kreisrundem Querschnitt. Der quadratische Querschnitt wird bei der gezeigten Konstruktion bevorzugt, da es einfacher ist, die Röhren 14 und 18 aus Material mit quadra tischem Querschnitt zu formen. Andererseits wird, wie weiter unten noch näher erläutert wird, der runde Querschnitt für die Röhre 16 bevorzugt aufgrund der Konstruktion der Brennerelemen te und deren Verbindung mit der Röhrenwandung.Tube 12 is preferably made of thin-walled aluminum, although other materials can also be used if desired. Although the tubular Ar me 14 and 16 can be formed in any desired shape, the arm 14 and the connecting part 18 are preferably carried out with a square cross section and the arm 16 preferably with a circular cross section. The square cross section is preferred in the construction shown because it is easier to form the tubes 14 and 18 from a material with a square cross section. On the other hand, as will be explained in more detail below, the round cross-section for the tube 16 is preferred due to the construction of the burner elements and their connection to the tube wall.
Der U-förmige Brennerkörper bietet eine Reihe von Vorzügen. Flüssige Brennstoffe, wie z. B. Alkohole, müssen vor dem Ver brennen verdampft werden. Der U-förmig gebildete Röhrenkörper erlaubt, daß Wärme von der Verbrennung über Wärmeleitung zu dem Mischungsbereich zurückgeführt werden kann, um den Brennstoff zu verdampfen. Der U-förmig gebildete Röhrenkörper erlaubt diesbezüglich problemlos die Bildung einer Pfütze oder einer Flüssigkeitsansammlung des Brennstoffes in dem Verbindungsbe reich an der Basis der Röhre während den Betriebsbeginns bedingungen. Außerdem erlaubt diese Konstruktion bereits eine teilweise Bildung eines Gemisches, bevor der Katalysator kontaktiert wird, im Gegensatz zu anderen Ausführungsformen, wo die Reaktanten zuerst in der Verbrennungszone aufeinander treffen. Dieses Vormischen verbessert die Verbrennungslei stung. Die U-förmig gebogene Konfiguration dient ebenso als Sicherheitselement im Falle, daß die Verbrennung unterbunden wird. Falls aus irgendeinem Grund der Verbrennungstrakt verstopft ist, wird der Brenner einfach geflutet bis zu einem Niveau des Brennstofftanks, vorausgesetzt, daß der Brennstoff tank unterhalb eines angehobenen Niveaus des Einlässes und der Auslaßöffnung angeordnet ist. Dadurch kann kein Brennstoff aus treten und ein Sicherheitsrisiko begründen. Die U-förmig gebo gene Röhre verbessert ebenso den Betriebsbeginn. Methanol-Luft mischungen sind schwerer als Luft. Beim Betriebsbeginn wird ei ne verbrennbare Mischung von selbst geformt und innerhalb der Röhre zurückgehalten. Trotz dieser Vorteile ist die vorliegende Erfindung selbstverständlich nicht auf ein U-förmig ausgebilde tes Brennerdesign beschränkt, und die Vorteile anderer Merkmale der Erfindung können mit unterschiedlichen Brennerkonfigu rationen erzielt werden.The U-shaped burner body offers a number of advantages. Liquid fuels such as B. alcohols, before Ver burn will be vaporized. The U-shaped tube body Allows heat to be transferred from the combustion to the conduction Mixing range can be returned to the fuel to evaporate. The U-shaped tube body allows in this regard, the formation of a puddle or a problem Liquid accumulation of fuel in the connection area rich at the base of the tube during the start of operations conditions. In addition, this construction already allows one partial formation of a mixture before the catalyst is contacted, in contrast to other embodiments, where the reactants on top of each other in the combustion zone to meet. This premixing improves the burn rate stung. The U-shaped curved configuration also serves as Security element in the event that combustion is prevented becomes. If for any reason the combustion tract is clogged, the burner is simply flooded to one Level of the fuel tank, provided that the fuel tank below an elevated level of the inlet and the Outlet opening is arranged. This means no fuel can run out kick and justify a security risk. The U-shaped shape gene tube also improves the start of operation. Methanol air mixtures are heavier than air. At the start of operation, ei ne combustible mixture formed by itself and within the Tube held back. Despite these advantages, the present one Of course, the invention is not designed on a U-shape limited burner design, and the advantages of other features The invention can be used with different burner configurations rations can be achieved.
Die katalytischen Brenner nach dem Stand der Technik arbeiten in einer offenen Umgebung und können deshalb überhöhter Tempe ratur ausgesetzt sein. Es ist bekannt, daß Temperaturen ober halb von ca. 500°C die Langlebigkeit einiger katalytischer Brenner beträchtlich reduzieren. Um dieses Problem zu vermei den, wird der primäre Brenner erfindungsgemäß in körperlichem Kontakt mit der Röhrenwandung angeordnet, so daß die Röhrenwan dung als Wärmesenke dient und eine Überhitzung des Brenners verhindert. Diese Anordnung dient als eine Form der Temperatur regelung bzw. Steuerung.The prior art catalytic burners work in an open environment and can therefore be excessive tempe exposed to nature. It is known that temperatures above half of about 500 ° C the longevity of some catalytic Reduce burner considerably. To avoid this problem According to the invention, the primary burner becomes physical Contact with the tube wall arranged so that the Rohrwanwan serves as a heat sink and overheating of the burner prevented. This arrangement serves as a form of temperature regulation or control.
Die Betriebstemperatur des Heizgerätes kann ebenfalls durch ei ne regelmäßige zeitliche Unterbrechung des Brennstoffflusses erzielt werden. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, daß ein Nadelventil 60 in dem Brennstoffeinlaß 38 angeordnet wird und eine auf Temperatur ansprechende Betätigungsvorrichtung 62, wie z. B. ein Bimetallthermostat, mit dem Nadelventil durch geeigne te Verbindungselemente 64 verbunden wird, wie dies z. B. in Fig. 5 gezeigt wird. Der Thermostat kann an jeder beliebigen, geeigneten Stelle benachbart zum Arm 16 der Röhre angeordnet werden. Falls die von dem Thermostaten erfahrene Temperatur ei nen vorgegebenen Wert übersteigt, welcher mit dem Anwendungs zweck des Heizgerätes variieren wird, wird der Thermostat das Nadelventil schließen und den Brennstofffluß beenden. Folglich wird nur frische, relativ kalte Luft durch den Kanal 24 strei chen und den primären Brenner 50 passieren. Der Brenner wird aufgrund der niedrigeren Lufttemperatur abkühlen und weil kein weiterer Brennstoff zur Reaktion in dem Katalysator zur Verfü gung steht. Wenn die Temperatur ein vorgegebenes Minimum er reicht hat, wird der Thermostat das Nadelventil öffnen und den Brennstoff wieder in die Mischungskammer fließen lassen. Selbstverständlich kann der Brennstofffluß auch nicht vollstän dig auf "an" oder auf "vollständig aus" gestellt sein. Die Tem peratursteuerung oder -regelung kann ebenfalls durch Verminde rung oder Vergrößerung des Stromes erzielt werden.The operating temperature of the heater can also be achieved by regularly interrupting the fuel flow. This can e.g. B. can be achieved in that a needle valve 60 is arranged in the fuel inlet 38 and a temperature-responsive actuator 62 , such as. B. a bimetallic thermostat, is connected to the needle valve by te te fasteners 64 , as z. B. is shown in Fig. 5. The thermostat can be placed at any convenient location adjacent the arm 16 of the tube. If the temperature experienced by the thermostat exceeds a predetermined value, which will vary with the application of the heater, the thermostat will close the needle valve and stop the fuel flow. As a result, only fresh, relatively cold air will pass through duct 24 and pass primary burner 50 . The burner will cool due to the lower air temperature and because no other fuel is available for reaction in the catalyst. When the temperature has reached a predetermined minimum, the thermostat will open the needle valve and let the fuel flow back into the mixing chamber. Of course, the fuel flow cannot be set completely to "on" or to "completely off". The temperature control or regulation can also be achieved by reducing or increasing the current.
Es gibt Bedingungen, wie z. B. bei Kälte, wo es bevorzugt wird, das Heizgerät nicht ganz abzuschalten, sondern es bei einer Mi nimaltemperatur weiter zu betreiben. Um dies zu erleichtern, wird in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 das Abstellventil 44 teilweise offen gelassen, um ausreichend Brennstoff in den Ka nal 24 zutropfen zu lassen, um die Verbrennung zu unterhalten. In einer Ausführungsform gemäß Fig. 5 kann, wie z. B. in Fig. 7 gezeigt, eine Brennstoffleitung 66 vorgesehen sein, die das Thermostatventil 62 überbrückt und mit einem zweiten Brennstoffeinlaß 68 verbunden ist. Die Leitung 66 ist ebenfalls mit einem geeigneten Durchflußverminderer 69 bestückt.There are conditions such as B. in cold, where it is preferred not to switch off the heater completely, but to continue to operate it at a minimum temperature. In order to facilitate this, the shut-off valve 44 is partially left open in the embodiment according to FIG. 1 in order to allow sufficient fuel to drip into the channel 24 in order to maintain the combustion. In an embodiment according to FIG. 5, such as. As shown in Fig. 7, a fuel line 66 may be provided which bridges the thermostatic valve 62 and is connected to a second fuel inlet 68 . The line 66 is also equipped with a suitable flow reducer 69 .
Der in Fig. 2 der Zeichnung gezeigte primäre katalytische Brenner 50 weist ein feinmaschiges, metallisches, vorzugsweise aus rostfreiem Stahl gebildetes Gitter 70 auf, welches eine Be schichtung aus einem geeigneten Katalysatormaterial, wie z. B. Edelmetalle, aufweist, wobei vorzugsweise Platin in einem Spül verfahren auf das Gitter aufgebracht wird, und einem dünnen me tallischen, vorzugsweise aus Edelstahl gebildeten Blech 72 mit im wesentlichen derselben Größe wie das Gitter, und dies ist fest mit dem Gitter punktverschweißt verbunden. Das Gitter und das Blech sind zu einem zylindrischen Körper gerollt, wobei das Blech 72 an der Außenseite zu liegen kommt, und in die Auslaß öffnung des Arms 16 der Röhre in einer Position eingesetzt, die in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt ist. Die natürliche Feder kraft des so gebildeten röhrenförmigen primären Brenners drückt das Edelstahlblech 72 in engen wärmeleitenden Kontakt mit der inneren Oberfläche der Röhre. Das Blech 72 dient als Wärmesen ke, um die Betriebstemperatur des Brenners innerhalb der vorge gebenen Grenzen zu halten. Um den Wärmeübertragungsbereich zwischen dem Brenner und der Röhre zu maximieren, wird der Arm 16 in Form eines zylindrischen Rohres ausgebildet.The primary catalytic burner 50 shown in Fig. 2 of the drawing has a fine-mesh, metallic, preferably made of stainless steel grid 70 , which is a coating of a suitable catalyst material, such as. B. precious metals, preferably platinum in a rinsing process is applied to the grid, and a thin me tallischen, preferably made of stainless steel sheet 72 having substantially the same size as the grid, and this is firmly spot welded to the grid. The grid and the sheet are rolled into a cylindrical body, the sheet 72 coming to lie on the outside, and inserted into the outlet opening of the arm 16 of the tube in a position which is shown in Fig. 1 of the drawing. The natural spring force of the tubular primary burner thus formed pushes the stainless steel sheet 72 into close thermal contact with the inner surface of the tube. The sheet 72 serves as Wärmesen ke to keep the operating temperature of the burner within the given limits. In order to maximize the heat transfer area between the burner and the tube, the arm 16 is formed in the form of a cylindrical tube.
Im Hinblick auf die Maximierung der Verbrennungsleistung des Brenners kann der primäre Brenner mit einem Verwirbelungs- oder Mischungselement 76 ausgestattet sein, mit welchem das Luft/Brennstoffgemisch in engen Kontakt mit der inneren Oberfläche des Brenners gebracht wird. Das Element 76 ist ein dünner, rechteckiger Körper, insbesondere ein Streifen, der innerhalb des primären Brenners angeordnet ist und der eine Breite auf weist, die nur um wenig kleiner ist als der innere Durchmesser des Brenners, und eine Länge, die im wesentlichen der des Brenners entspricht. Der Streifen wird entlang seiner Längsachse zwischen einer halben und einer vollen Umdrehung in sich verdreht. Das Luft-/Brennstoffgemisch tritt in den Brenner in Axialrichtung ein. Wenn es durch den Brenner hindurchbewegt wird, sorgt das Vermischungs- oder Verwirbelungselement 76 da für, daß das Gemisch radial nach außen zu der inneren Oberflä che des Brenners in Kontakt mit dem Katalysatormaterial gezwun gen wird. Das Vermischungselement 76 kann ebenfalls mit einem Katalysatormaterial beschichtet werden, falls dies gewünscht wird. Jedoch ist dies nicht notwendig, um eine vollständige Verbrennung der Gase zu erzielen oder um eine optimale Be triebstemperatur zu erreichen.With a view to maximizing the combustion performance of the burner, the primary burner can be equipped with a swirling or mixing element 76 which brings the air / fuel mixture into close contact with the inner surface of the burner. Element 76 is a thin, rectangular body, particularly a strip, disposed within the primary torch and having a width that is only slightly less than the inner diameter of the torch and a length that is substantially that of the Brenner corresponds. The strip is twisted along its longitudinal axis between half and a full turn. The air / fuel mixture enters the burner in the axial direction. When moved through the burner, the mixing or swirling element 76 ensures that the mixture is forced radially outward to the inner surface of the burner in contact with the catalyst material. Mixing element 76 may also be coated with a catalyst material, if desired. However, this is not necessary in order to achieve complete combustion of the gases or to achieve an optimal operating temperature.
Aus den Fig. 3 und 4 können Einzelheiten des sekundären ka talytischen Brenners 52 ersehen werden, welcher mit einer Viel zahl von parallelen, axialen Durchflußkanälen 80, welche mit einem Spülverfahren mit Katalysatormaterial beschichtet sind, versehen ist. Die Kanäle 80 bilden einen relativ großen Ober flächenbereich für die katalytische Verbrennung, um so die Mög lichkeit zur Erzielung einer vollständigen Verbrennung des in die Verbrennungskammer eintretenden Luft-/Brennstoffgemisches zu schaffen, ohne daß der Druckverlust oder der Druckabfall über den sekundären Brenner hinweg merklich ansteigt.From Figs. 3 and 4 details of the secondary can be seen ka talytischen burner 52, which is provided with a plurality of parallel, axial flow channels 80, which are coated with a rinsing with catalyst material. The channels 80 form a relatively large surface area for the catalytic combustion so as to provide the opportunity to achieve complete combustion of the air / fuel mixture entering the combustion chamber without the pressure loss or pressure drop across the secondary burner increasing appreciably .
Wie am besten aus Fig. 4 ersichtlich ist, wird der sekundäre Brenner 52 in Form einer Schichtung von flachen Edelstahlble chen 84 gebildet und ein gewelltes oder mit Rillen versehenes Edelstahlblech 86 auf dem flachen metallischen Blech befestigt und um eine Achse parallel zu den Rillen oder Wellen des ge wellten metallischen Bleches gerollt, und zwar zu einem Durch messer, der dem inneren Durchmesser des röhrenförmigen Armes 16 entspricht. Der Brenner wird in die Auslaßöffnung 54 eingesetzt und in eine Position, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, gescho ben, wo er durch Reibung gehalten ist. As best seen in Fig. 4, the secondary burner 52 is formed in a stratification of flat stainless steel sheets 84 and a corrugated or grooved stainless steel sheet 86 is secured to the flat metallic sheet and about an axis parallel to the grooves or shafts of the corrugated metallic sheet rolled, to a diameter that corresponds to the inner diameter of the tubular arm 16 . The burner is inserted into the outlet opening 54 and pushed into a position as shown in Fig. 1, where it is held by friction.
Es können verschiedene Möglichkeiten zur Erleichterung des Be triebsbeginns des Katalysators bei Temperaturen unterhalb der Selbstentzündungstemperatur des Katalysators vorgesehen sein, welche typischerweise bei 0°C liegt. Zweckmäßigerweise wird der primäre katalytische Brenner dadurch vorgeheizt, daß dessen Außenseite vorübergehend mit einer Flamme bestrichen wird, die Brennstoff über einen Docht 88 verbrennt, der in nächster Nähe zu der Röhre angeordnet ist. Da das Gitter, das den Katalysator trägt, elektrisch leitfähig ist, besteht ein anderer Weg der vorheizung des Brenners auf eine geeignete Temperatur darin, einen elektrischen Strom durch diesen Trakt zu leiten. Eine weitere Möglichkeit zum Vorheizen besteht darin, daß ein ge trenntes elektrisches Heizelement von bekannter Konstruktion verwendet wird.Various options can be provided to facilitate the start of operation of the catalyst at temperatures below the autoignition temperature of the catalyst, which is typically 0 ° C. Conveniently, the primary catalytic burner is preheated by temporarily painting the outside of the flame with a flame that burns fuel through a wick 88 located in close proximity to the tube. Since the grid that supports the catalyst is electrically conductive, another way to preheat the burner to an appropriate temperature is to conduct an electrical current through this tract. Another way to preheat is to use a separate electrical heating element of known construction.
Fig. 6 zeigt eine alternative Ausführungsform 100 der vorlie genden Erfindung. Der erste und vorwiegende Unterschied zwi schen dieser Ausführungsform und der Ausführungsform gemäß Fig. 1 besteht darin, daß der Körper 102 keine U-Form besitzt. Der Körper 102 umfaßt einen Brennstofftank 104, der ein Materi al mit Dochtwirkung 106 umfaßt, das mit einer Vielzahl von lufteinlaßöffnungen 107 in seiner oberen Wandung 108 ausgebil det ist. Eine Röhre 110 erstreckt sich von der oberen Oberflä che des Tanks 104 und steht hiermit in Verbindung. Die Röhre ist in ihrer Konstruktion identisch mit dem Arm 16 des U-förmig gebogenen Heizelementes und umfaßt einen primären katalytischen Brenner 2, ein Verwirbelungselement 114 und einen sekundären Katalysatischen Brenner 118, die alle in der gleichen Weise ar beiten wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform. Eine Drosselklappe 120 ist am Auslaßende 122 der Röhre angeordnet, um den Fluß der Verbrennungsgase zu steuern bzw. zu regeln. Fig. 6 shows an alternative embodiment 100 of the vorlie invention. The first and predominant difference between this embodiment and the embodiment according to FIG. 1 is that the body 102 has no U-shape. The body 102 includes a fuel tank 104 which comprises a wicking material 106 which is formed with a plurality of air inlet openings 107 in its upper wall 108 . A tube 110 extends from and communicates with the upper surface of the tank 104 . The tube is identical in construction to the arm 16 of the U-shaped heater element and includes a primary catalytic burner 2 , a swirler 114 and a secondary catalytic burner 118 , all of which operate in the same manner as in the previously described embodiment. A throttle valve 120 is located at the outlet end 122 of the tube to control the flow of the combustion gases.
Selbstverständlich sind eine Reihe von Änderungen und Modifika tionen gegenüber den beschriebenen Vorrichtungen möglich, ohne hierdurch jedoch von dem Grundgedanken der Erfindung und insbe sondere der nachfolgenden Ansprüche abzuweichen.Of course, there are a number of changes and modifications tions over the devices described possible without hereby, however, from the basic idea of the invention and in particular to deviate in particular from the following claims.
Claims (40)
- - einem röhrenförmigen Körper (12), der einen länglichen Kanal (24) für ein strömendes Medium bildet, welcher an einem Ende einen Einlaß für ein Luft-/Brenn stoffgemisch und an seinem anderen Ende (34) einen Auslaß für Verbrennungsprodukte umfaßt;
- - einem primären katalytischen Brenner (50), welcher in dem Kanal (24) benachbart zu dem Einlaß angeordnet ist, zur überwiegenden Umsetzung des in den Einlaß eingespeisten Luft-/Brennstoffgemisches; und
- - mit einem sekundären katalytischen Brenner (52), der stromabwärts zum primären katalytischen Brenner (50) angeordnet ist, zur Vervollständigung der Verbrennung von allen unverbrannten Brennstoffanteilen, welche von dem primären katalytischen Brenner (50) abgegeben wer den.
- - A tubular body ( 12 ) which forms an elongated channel ( 24 ) for a flowing medium, which comprises at one end an inlet for an air / fuel mixture and at its other end ( 34 ) an outlet for combustion products;
- - a primary catalytic burner ( 50 ) located in the channel ( 24 ) adjacent to the inlet for predominant conversion of the air / fuel mixture fed into the inlet; and
- - With a secondary catalytic burner ( 52 ), which is arranged downstream of the primary catalytic burner ( 50 ), to complete the combustion of all unburned fuel components which are emitted by the primary catalytic burner ( 50 ).
- - einem im wesentlichen U-förmig geformten röhrenförmi gen Körper (12), welcher einen langgestreckten Kanal (24) für eine Fluidströmung bildet, wobei der röhren förmige Körper (12) ein Paar paralleler Arme (14; 16) und einen Verbindungsbereich (18), welcher benachbarte Enden der Arme verbindet, umfaßt, wobei der Fluid strömungskanal (24) einen Lufteinlaßbereich an einem freien Ende an einem der Arme (14), einen Luft-/Brenn stoffmischungsbereich (30) stromabwärts von dem Ein laßbereich zur Bildung eines gasförmigen Luft-/Brenn stoffgemisches umfaßt, wobei der Mischungsbereich (30) einen Brennstoffeinlaß (38) zum Einspeisen von flüssi gem Brennstoff aufweist, einen Luft-/Brennstoff verbrennungsbereich in dem anderen Arm (16) zur Aufnahme und Oxidation eines Luft-/Sauerstoffgemisches von dem Mischungsbereich (30) und einen Verbrennungs produktauslaßbereich (34) an einem freien Ende des an deren Armes (16) umfaßt;
- - einem primären katalytischen Brenner (50), welcher in nerhalb des Verbrennungsbereichs angeordnet ist zur katalytischen Umsetzung eines Hauptteils des Luft /Brennstoffgemisches, welches aus dem Mischungsbereich (30) eingespeist wird, wobei der primäre katalytische Brenner (50) ein feinmaschiges metallisches Gitter (70) umfaßt, welches mit einem Katalysatormaterial be schichtet ist und mit einem dünnen metallischen Blech (72) von ungefähr derselben Größe wie das Gitter (70), welches fest an dem Gitter (70) befestigt ist, wobei das Blech (72) in engem wärmeleitenden Kontakt mit ei ner inneren Oberfläche des Körpers (12) gehalten ist, um Wärme zu diesem Körper (12) zu übertragen, welcher wiederum Wärme an die umgebende Luft abgibt;
- - einem sekundären katalytischen Brenner (52), der in nerhalb des Verbrennungsbereiches stromabwärts zum primären katalytischen Brenner (50) zur Vervollständi gung der Verbrennung von jedem unverbrannten Brenn stoff, der in dem Fluid, das von dem primären kataly tischen Brenner (50) ausströmt, vorhanden ist, ange ordnet ist, wobei der sekundäre katalytische Brenner (52) eine Vielzahl von parallelen axialen Durchlässen (80) für einen Fluidstrom umfaßt, welche mit einem Ka talysatormaterial beschichtet sind, so daß ein relativ großer Oberflächenbereich für eine katalytische Verbrennung geschaffen ist, ohne den Druckabfall über dem sekundären katalytischen Brenner (52) wesentlich zu erhöhen;
- - einem Flüssigbrennstofftank (40);
- - einer Brennstoffleitung (42), die den Brennstofftank (40) mit dem Brennstoffeinlaß (38) verbindet, und ei nem Strömungswiderstand (46) innerhalb der Brennstoff leitung (42) zur Begrenzung der Strömung des Brenn stoffes zu dem Brennstoffeinlaß (38) .
- - A substantially U-shaped tubular body ( 12 ) which forms an elongated channel ( 24 ) for fluid flow, the tubular body ( 12 ) having a pair of parallel arms ( 14 ; 16 ) and a connecting region ( 18 ) which connects adjacent ends of the arms, wherein the fluid flow channel ( 24 ) has an air inlet region at a free end on one of the arms ( 14 ), an air / fuel mixture region ( 30 ) downstream of the inlet region to form a gaseous air - / combustible fuel mixture, wherein the mixing region ( 30 ) has a fuel inlet ( 38 ) for feeding liquid fuel, an air / fuel combustion region in the other arm ( 16 ) for receiving and oxidizing an air / oxygen mixture from the mixing region ( 30 ) and a combustion product outlet region ( 34 ) at a free end of the arm ( 16 ) comprises;
- - A primary catalytic burner ( 50 ) which is arranged within the combustion area for the catalytic conversion of a main part of the air / fuel mixture which is fed in from the mixing area ( 30 ), the primary catalytic burner ( 50 ) being a fine-meshed metallic grid ( 70 ) which is coated with a catalyst material and with a thin metallic sheet ( 72 ) of approximately the same size as the grid ( 70 ) which is fixedly attached to the grid ( 70 ), the plate ( 72 ) in close heat-conducting Contact with an inner surface of the body ( 12 ) is held to transfer heat to this body ( 12 ) which in turn emits heat to the surrounding air;
- - A secondary catalytic burner ( 52 ) within the combustion area downstream to the primary catalytic burner ( 50 ) to complete the combustion of any unburned fuel that is in the fluid that flows from the primary catalytic burner ( 50 ), is present, is arranged, wherein the secondary catalytic burner ( 52 ) comprises a plurality of parallel axial passages ( 80 ) for a fluid flow, which are coated with a catalyst material, so that a relatively large surface area is created for catalytic combustion, without significantly increasing the pressure drop across the secondary catalytic burner ( 52 );
- - a liquid fuel tank ( 40 );
- - A fuel line ( 42 ) connecting the fuel tank ( 40 ) to the fuel inlet ( 38 ), and egg nem flow resistance ( 46 ) within the fuel line ( 42 ) to limit the flow of fuel to the fuel inlet ( 38 ).
- - einem im wesentlichen U-förmig ausgebildeten röhren förmigen Körper (12), welcher einen langgestreckten Kanal (24) für eine Fluidströmung bildet, wobei der röhrenförmige Körper (12) ein Paar paralleler Arme (14; 16) und einen Verbindungsbereich (18) aufweist, welcher benachbarte Enden der Arme verbindet, wobei der Fluidströmungskanal einen Lufteinlaßbereich an ei nem freien Ende an einem der Arme, einen Luft-/Brenn stoffmischungsbereich (30) stromabwärts von dem Ein laßbereich zur Bildung eines gasförmigen Luft-/Brenn stoffgemisches umfaßt, wobei der Mischungsbereich (30) einen Brennstoffeinlaß (38) zur Aufnahme einer Menge an flüssigem Brennstoff, einen Luft-/Brennstoff gemischverbrennungsbereich im anderen der beiden Arme zur Aufnahme und Oxidation eines Luft-/Brenn stoffgemisches aus dem Mischungsbereich und einen Aus laßbereich für Verbrennungsprodukte an einem freien Ende des anderen Armes enthält;
- - einem primären katalytischen Brenner (50), welcher in nerhalb des Verbrennungsbereiches angeordnet ist und der der katalytischen Umsetzung des Hauptteils des Luft-/Brennstoffgemisches, welches hierhin von dem Mischbereich (30) eingespeist wird, dient, wobei der primäre katalytische Brenner (50) ein feinmaschiges Metallgitter (70) mit einer Katalysatorbeschichtung umfaßt und ein dünnes Metallblech (72) von im wesent lichen derselben Größe wie das Gitter (70), welches an dem Gitter (70) fest gehalten ist, wobei das Blech (72) in engem wärmeleitenden Kontakt mit einer inneren Oberfläche des Körpers (12) gehalten ist, um Wärme auf den Körper (12) zu übertragen, welcher wiederum Wärme an die umgebende Luft abgibt, wobei eine Vorrichtung innerhalb des langgestreckten Strömungskanales ange ordnet ist, um die Luft-/Brennstoffmischung in engen Kontakt mit dem primären katalytischen Brenner zu bringen, wobei diese Vorrichtung einen dünnen recht eckigen Körper (76), welcher innerhalb des primären katalytischen Brenners (50) angeordnet ist, umfaßt, wobei der dünne Körper (76) eine Breite aufweist, wel che wenig geringer ist als die innere Abmessung des primären katalytischen Brenners (50), und eine Länge, die im wesentlichen dieselbe ist wie die des primären katalytischen Brenners (50), wobei der Körper (76) um seine Längsachse zwischen einer halben und einer vol len Umdrehung verdreht ist;
- - einem sekundären katalytischen Brenner (52), welcher innerhalb des Verbrennungsbereiches stromabwärts von dem primären katalytischen Brenner (50) angeordnet ist und welcher der Vervollständigung der Verbrennung von jeglichen unverbrannten Brennstoffanteilen in dem Strom dient, der aus dem primären katalytischen Bren ner (50) ausströmt, wobei der sekundäre katalytische Brenner (52) eine Vielzahl von parallelen, axialen Fluidströmungskanälen (80) aufweist, welche mit einem Katalysatormaterial beschichtet sind, wodurch ein re lativ großer Oberflächenbereich für eine katalytische Verbrennung geschaffen ist, ohne daß der Druckabfall entlang dem sekundären katalytischen Brenner (52) we sentlich erhöht ist, wobei der sekundäre katalytische Brenner (52) eine Schichtung aus flachen feinmaschigen Metallgittern umfaßt, welche eine katalytische Be schichtung hierauf aufweisen und ein gewelltes Blech, welches an dem Gitter befestigt ist, wobei die Schich tung um eine Achse parallel zu den Wellen des gewell ten Bleches auf einen Durchmesser entsprechend den in neren Abmessungen des langgestreckten Fluidströmungs kanals aufgerollt ist, so daß eine Vielzahl von axia len Kanälen gebildet ist;
- - einem Tank für flüssigen Brennstoff (40);
- - einer Brennstoffleitung (42), die den Brennstofftank (40) mit dem Brennstoffeinlaß (38) verbindet, einem Strömungswiderstand (46) innerhalb der Brennstofflei tung (42) zur Begrenzung der Strömung des Brennstoffs zu dem Brennstoffeinlaß;
- - einer Vorrichtung zur Steuerung bzw. Regelung der Temperatur des primären katalytischen Brenners (50), wobei die Vorrichtung zur Steuerung bzw. Regelung der Temperatur ein Nadelventil (60) zum Öffnen und Schlie ßen des Brennstoffeinlasses (38) und ein thermostati sches Element (62) umfaßt, welches mit dem Nadelventil (60) verbunden ist, um das Nadelventil (60) zu schlie ßen, wenn die Verbrennungstemperatur einen vorgegebe nen oberen Temperaturwert übersteigt, und zum Öffnen des Ventils (60), wenn die Verbrennungstemperatur un terhalb eines vorgegebenen unteren Temperaturwertes fällt; und
- - eine Vorrichtung (88) zum Starten der katalytischen Verbrennung des Luft-/Brennstoffgemisches, wenn die Umgebungstemperatur unterhalb des Selbstentzün dungspunktes des primären katalytischen Brenners (50) liegt, wobei die Startvorrichtung einen Docht umfaßt, welcher an der Außenseite des Verbrennungsbereiches der Röhre (12) angeordnet ist und welcher aus einem Vorrat an flüssigem Brennstoff gespeist wird, wobei der Brennstoff durch eine offene Flamme entzündet und in der Nähe des primären katalytischen Brenners (50) verbrannt werden kann, so daß die Temperatur innerhalb des Verbrennungsbereiches über die Selbstentzün dungstemperatur des Katalysators angehoben wird.
- - A substantially U-shaped tubular body ( 12 ) which forms an elongated channel ( 24 ) for fluid flow, the tubular body ( 12 ) having a pair of parallel arms ( 14 ; 16 ) and a connecting area ( 18 ) connecting adjacent ends of the arms, the fluid flow channel including an air inlet region at a free end at one of the arms, an air / fuel mixture region ( 30 ) downstream of the inlet region to form a gaseous air / fuel mixture, the Mixing area ( 30 ) has a fuel inlet ( 38 ) for receiving an amount of liquid fuel, an air / fuel mixture combustion area in the other of the two arms for receiving and oxidizing an air / fuel mixture from the mixing area and an outlet area for combustion products at a free Contains the end of the other arm;
- - A primary catalytic burner ( 50 ) which is arranged within the combustion area and which serves for the catalytic conversion of the main part of the air / fuel mixture, which is fed in here from the mixing area ( 30 ), the primary catalytic burner ( 50 ) comprises a fine-meshed metal grid ( 70 ) with a catalyst coating and a thin metal plate ( 72 ) of substantially the same size as the grid ( 70 ), which is held firmly on the grid ( 70 ), the plate ( 72 ) in close heat-conducting Contact is maintained with an interior surface of the body (12), to transfer heat to the body (12), which in turn gives up heat to the surrounding air, wherein a device within the elongated flow channel is is arranged to the air / fuel mixture to bring into close contact with the primary catalytic burner, this device having a thin rectangular body he ( 76 ), which is disposed within the primary catalytic burner ( 50 ), wherein the thin body ( 76 ) has a width which is little less than the inner dimension of the primary catalytic burner ( 50 ), and a length which is essentially the same as that of the primary catalytic burner ( 50 ), the body ( 76 ) being rotated about its longitudinal axis between half and one full turn;
- - a secondary catalytic burner (52) disposed within the combustion zone downstream of the primary catalytic burner (50) and which of the completion of the combustion is of any unburned fuel components in the current ner from the primary catalytic Bren (50) flows wherein the secondary catalytic burner ( 52 ) has a plurality of parallel axial fluid flow channels ( 80 ) coated with a catalyst material, thereby creating a relatively large surface area for catalytic combustion without the pressure drop along the secondary catalytic burner ( 52 ) is considerably increased, the secondary catalytic burner ( 52 ) comprising a layer of flat, fine-meshed metal grids which have a catalytic coating thereon and a corrugated sheet which is fastened to the grid, the layering being about e axis parallel to the shafts of the corrugated sheet is rolled up to a diameter corresponding to the inner dimensions of the elongated fluid flow channel, so that a plurality of axial channels is formed;
- - a liquid fuel tank ( 40 );
- - A fuel line ( 42 ) connecting the fuel tank ( 40 ) to the fuel inlet ( 38 ), a flow resistance ( 46 ) within the fuel line ( 42 ) to limit the flow of fuel to the fuel inlet;
- - A device for controlling the temperature of the primary catalytic burner ( 50 ), the device for controlling the temperature a needle valve ( 60 ) for opening and closing the fuel inlet ( 38 ) and a thermostatic element ( 62 ) comprises, connected to the needle valve (60) when the combustion temperature exceeds around the needle valve (60) SEN to close a pre give NEN upper temperature value, and to open the valve (60) when the combustion temperature terhalb un a predetermined lower Temperature value falls; and
- - A device ( 88 ) for starting the catalytic combustion of the air / fuel mixture when the ambient temperature is below the auto-ignition point of the primary catalytic burner ( 50 ), the starting device comprising a wick which is on the outside of the combustion area of the tube ( 12 ) is arranged and which is fed from a supply of liquid fuel, which fuel can be ignited by an open flame and burned in the vicinity of the primary catalytic burner ( 50 ), so that the temperature within the combustion range above the self-ignition temperature of the catalyst is raised.
- - einem im wesentlichen U-förmig gebogenen röhrenförmi gen Körper (12), welcher einen langgestreckten Kanal (24) für eine Fluidströmung bildet, wobei der röhren förmige Körper (12) ein Paar parallele Arme (14; 16) und einen Verbindungsbereich (18) zur Verbindung be nachbarter Enden dieser Arme umfaßt, wobei der Fluid strömungskanal (24) einen Lufteinlaßbereich an einem freien Ende eines der Arme (14) umfaßt, ferner einen Luft-/Brennstoffmischungsbereich (30) stromabwärts von dem Einlaßbereich zur Bildung eines gasförmigen Luft-/Brennstoffgemisches, wobei der Mischungsbereich (30) einen Brennstoffeinlaß (38) zur Einspeisung eines Vorrats an flüssigem Brennstoff aufweist, ferner einen Luft-/Brennstoffverbrennungsbereich in dem anderen Arm (16), der ein Luft-/Brennstoffgemisch aus dem Mi schungsbereich (30) empfängt und oxidiert, und einen Auslaßbereich (34) für Verbrennungsprodukte an einem freien Ende des anderen Armes (16); und
- - einen röhrenförmigen katalytischen Brenner (50), der innerhalb des Verbrennungsbereichs zur katalytischen Umsetzung des Luft-/Brennstoffgemisches, welches aus dem Mischungsbereich (30) eingespeist wird, angeordnet ist, wobei der katalytische Brenner (50) in engem wär meleitenden Kontakt mit einer inneren Oberfläche des Körpers (12) angeordnet ist und dadurch Wärme auf den Körper (12) überträgt, welcher seinerseits Wärme an die umgebende Luft abgibt.
- - A substantially U-shaped bent tubular body ( 12 ) which forms an elongated channel ( 24 ) for a fluid flow, the tubular body ( 12 ) having a pair of parallel arms ( 14 ; 16 ) and a connecting region ( 18 ) for connecting adjacent ends of these arms, the fluid flow channel ( 24 ) including an air inlet region at a free end of one of the arms ( 14 ), and an air / fuel mixture region ( 30 ) downstream of the inlet region to form a gaseous air / Fuel mixture, the mixing region ( 30 ) having a fuel inlet ( 38 ) for feeding a supply of liquid fuel, further an air / fuel combustion region in the other arm ( 16 ) which receives an air / fuel mixture from the mixing region ( 30 ) and oxidized, and a combustion product outlet area ( 34 ) at a free end of the other arm ( 16 ); and
- - A tubular catalytic burner ( 50 ) which is arranged within the combustion area for the catalytic conversion of the air / fuel mixture, which is fed from the mixing area ( 30 ), the catalytic burner ( 50 ) in close heat-conducting contact with an inner Surface of the body ( 12 ) is arranged and thereby transfers heat to the body ( 12 ), which in turn emits heat to the surrounding air.
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