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Verfahren zum Vergasen schwerer flüssiger Brennstoffe Gegenstand der
Erfindung ist ein Verfahren zum Vergasen flüssiger Brennstoffe mit dazugehöriger
Vorrichtung. Insbesondere minderwertige Brennstoffe, wie schwere Brennöle, können
gemäß der Erfindung in ein gut brennbares, permanentes Gas verwandelt werden.
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Zur Vergasung minderwertiger schwerer Öle trennte man bisher das Öl,
brachte es zum Verdampfen, zur Verteilung in kleine Tröpfchen und schleuderte es
mit Luft gemischt gegen eine heiße Fläche. Vorrichtungen dieser Art arbeiteten jedoch
unwirtschaftlich und setzten erhebliche Mengen Kohlenstoff ab.
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Gemäß der Erfindung wird der zuerst fein verteilte Brennstoff- mit
Luft gemischt, in einem mit einer Verbrennungskammer verbundenen Vergaser in ein
leicht mit Luftmischbares, restlos verbrennbares Gas übergeführt, das für Brennkraftmaschinen,
Gasturbinen u. dgl. geeignet ist. Das Brennöl wird demgemäß gleichsam einer fraktionierten
Destillation unterworfen, wobei ein Teil der erzeugten Wärme zur Durchführung des
Vergasungsprozesses benutzt wird, ohne daß bei der Vergasung Kohlenstoffabscheidungen
o. dgl. auftreten.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Ausführung
des Verfahrens gemäß der Erfindung dargestellt.
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Abb. x zeigt eine Vorderansicht, Abb. 2 zeigt eine Seitenansicht mit
teilweisem Schnitt, Abb. 3 einen Schnitt nach 2-2 der Abb. 2 in der Pfeilrichtung
gesehen, Abb. 4 bringt einen zu den Deckeln parallelen Mittelschnitt nach 3-3 der
Abb. 2 in der Pfeilrichtung gesehen.
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Abb. 5 ist ein Schnitt nach 4-4 der Abb. 4 mit einer anderen Ausführungsform
der Vorrichtung bezüglich der Ausbildung der Zündvorrichtung.
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Abb.6 endlich bringt einen wagerechten Schnitt nach 6-6 der Abb. 4.
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Das Verfahren besteht im wesentlichen darin, daß der Brennstoff zusammen
mit Luft in verstäubtem Zustande in eine Verbrennungskammer geblasen, gemischt und
durch ein Gebläse oder andere Mittel in eine Wirbelbewegung versetzt wird, derart,
daß der Brennstoff nicht unmittelbar mit der Wandung in Berührung kommen kann. Dabei
findet eine sehr innige Mischung des vergasten Brennstoffes und eine Verbrennung
desselben bei hoher Temperatur statt. Das überhitzte Gemisch von Luft- und Brennstoffdämpfen
wird in eine angrenzende Verbrennungskammer geleitet, in der die Temperatur weiter
erhöht und der Brennstoff vollständig vergast wird. Dabei wird das Gemisch in ein
permanentes Gas verwandelt, so daß es sich nicht mehr kondensieren kann, wenn es
in einen kühleren Behälter oder durch kühlere Leitungen geleitet wird.
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In den Abb. 2, 4 und 6 ist eine Trommel io dargestellt, die aus denDeckelteilenii
(vorn) und i2 (hinten) sowie der Seitenwandung 13 gebildet ist. Innerhalb dieser
Trommel ist ein besonders geformtes Gehäuses 14 angeordnet, das mit dem
Deckel
ii aus einem Stück besteht. Innerhalb dieses Gehäuses 14 findet die Umwandlung des
flüssigen Brennstoffes in ein permanentes Gas statt. Dieses Gehäuse 14 besteht aus
einer Verbrennungskammer 15, einer Überhitzerkammer 16 und einem anschließenden
Teil 17, in dem eine Prellplatte 18 derart angeordnet ist, daß ein gewundener Weg
für das abziehende Gas gebildet ist, durch den eine noch bessere Vermischung erzielt
wird.
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In die Kammer i5 mündet eine zugleich zur Zerstäubung und Luftmischung
dienende Düse ig. Diese ist besonders in Abb. 3 veranschaulicht und als Ganzes mit
2o bezeichnet. Diese Vorrichtung besteht aus parallel zueinander angeordneten Gehäusen
ai und 22. Das Gehäuse 21 dient zur Brennstoffzuführung und hat einen Anschluß 23
für dessen Zuleitung. Der Zutritt des Öles wird durch ein Nadelventil 2q. geregelt,
welches an einer mit Schraubengewinde versehenen Spindel 25 sitzt. und durch ein
Handrad 26 verstellt werden kann.
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Das Gehäuse 22 dient zur Luftzuführung und ist mit einem Lufteinlaßstutzen
27 versehen, der mit einer Kammer 28 in Verbindung steht. Innerhalb des Gehäuses
22 ist ein Rohr 29 verschiebbar angeordnet; dieses Rohr 29 dient zur Zuführung des
Öles. Mit dem Nadelventil 24 des Gehäuses 21 steht ein Röhr 30 in Verbindung,
welches das Öl von dem Einlaßstutzen 23 durch das Rohr 31 dem Rohr 29 zuführt. Die
beiden Teile des Rohres 31 sind miteinander verbunden (Abb. i).
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Die Luft, welche durch den Stutzen 27 zugeleitet wird, wird bei vorliegender
Ausführungsform durch die Düse ig der Verbrennungskammer 15 zugeleitet; sie hat
jedoch noch einen zweiten Auslaß durch das Rohr 32, das mit der Kammer 28 oberhalb
des Einlaßstutzen 27 in Verbindung steht. Dieses Rohr 32 ist seitlich an die Trommel
io angeschlossen, um der Trommel Sekundärluft zuzuführen. Auf dem Rohre 29 ist ein
verschiebbarer Teil 33 einstellbar angeordnet, welcher genau in den Kanal des Gehäuses
22 eingepaßt ist. Dieser Tei133 bildet ein Verschlußstück für die Öffnung des Rohres
32 und regelt die Zuführung der Luft durch das Rohr 32. Das Rohr 29 ist am Ende
bei 34 entsprechend der Form der Düse ig verjüngt, so daß der ringförmige Durchgangsspalt
für den durch die Kammer 28 abwärts gerichteten Luftstrom geregelt wird. Hierbei
wird durch die Bewegung des Rohres. 2g sowohl die durch die Düse xg als auch gleichzeitig
die durch das Rohr 32 strömende Luft geregelt. Das Rohr 29 hat einen Bund 35, welcher
mit einer Mutter 36 innerhalb des Gehäuses 22 zusammenarbeitet. Die Mutter 36 hat
einen Teil 37, an dem ein Zahnrad 38 sitzt, durch dessen Drehung die Mutter 36 und
der Halsring 35. betätigt werden, um eine senkrechte Bewegung des Rohres 29 zu bewirken.
Die Spindel 25, die den Ölstrom regelt, ist mit einem Zahnrad 39 versehen,
das mit dem Zahnrad 38 durch ein Zwischengetriebe q o in Verbindung steht. Letzteres
wird mit Zahnrädern 38 und 39 durch eine Feder 41 im Eingriff gehalten. Eine unabhängige
Einstellung der Spindel 25 und des kohres 29 kann dadurch bewirkt werden, daß das
Zahnrädchen 40 gegen den Druck der Feder ¢I ausgehoben wird, wodurch die Zahnräder
38 und 39 voneinander unabhängig werden. Wenn das richtige Verhältnis zwischen
der Öl- und Luftzuführung festgestellt ist und die Spindel 25. sowie das Rohr 29
richtig eingestellt sind, werden die Zahnräder 38 und 39 durch Senkung des
Zwischenrädchens 40 in ihrer Drehung wieder zwangsläufig miteinander verbunden,
wodurch das Verhältnis der Ölzuführungen zu der Luftzuführung festgestellt bleibt.
Eine Veränderung dieses Verhältnisses bzw. eine Neueinstellung der Spindel 25 zu
dem Röhr 29 Zum Zwecke der Veränderung des Brennstoff- und Luftgemisches mag von
Zeit zu Zeit, z. B. bei veränderten Anordnungen des Betriebes der Kraftmaschinen,
notwendig sein.
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Luft kann ferner von der Kammer 28 über das Rohr 32 und die Trommel
ro der Verbrennungskammer 15 durch diefeinen Öffnungen 42 und 43 zugeführt werden.
Außer den in Abb. q. veranschaulichten Öffnungen befinden sich. noch andere Öffnungen
in anderen Schnittebenen-. Diese Öffnungen 42 und 43 sind derartig tangential in
der Wandung der Kammer 15 angeordnet, daß die feinen tangential gerichteten Luftstrahlen
eine Wirbelbewegung des Gasgemisches in der Verbrennungskammer 15 hervorrufen. Aus
Abb. q. ist ferner ersichtlich, dä.ß die Einschnürung zwischen der Verbrennungskammer
15 und der Überhitzungskammer 16 nicht symmetrisch zur Mittellinie ist. Ferner sind
die Düsen so gerichtet, daß die Wirbelbewegung im umgekehrten Sinne des Uhrzeigers
stattfindet; die feinen Düsen ¢3 tragen ferner dazu bei, das Gasgemisch in die Überhitzerkammer
16 einzublasen, wobei der Strom der Verbrennungsgase gegen die Prellplatte 18 abwärts
gerichtet ist. Hierbei werden die Gase gegen keinerlei scharfe Ecken geschleudert,
sondern sie strömen um die Prellplatte herum, wobei sie noch inniger vermischt werden.
Unterhalb der Prellplatte 18 befindet sich der Auslaß 44 für das Gasgemisch, durch
welchen das letztere den Brennern, Gasbehältern, Explosionskammern oder anderen
Vorrichtungen zugeführt werden kann.
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Die Entzündung des mit Luft gemischten Ölstrahles kann auf verschiedene
Weise stattfinden. In Abb. 1, 2 und q. ist eine Zündkerze ¢5, die diesem Zwecke
, dient, angedeutet. Anstatt derselben könnte auch eine Stichflamme
o.
dgl. Anwendung finden. In Abb. 5 beispielsweise ist eine Vorrichtung veranschaulicht,
bei welcher ein Anschlußstutzen 46 für die Verwendung einer Zündkerze, Stichflamme
oder anderer Zündvorrichtungen vorgesehen ist. Bei der dargestellten Ausführungsform
ist der Anschlußstutzen 46 mit einem Deckel versehen, der durch einen Bügel 48 mit
Schraubenspindel 49 abnehmbar festgehalten ist.
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Mit 50 ist ein seitlicher Stutzen der Verbrennungskammer 15
bezeichnet. Dieser Stutzen 5o ist mit einem Glimmerfenster 51 versehen, durch das
die Verbrennung in der Kammer 15 (Abb.4) beobachtet werden kann. Dieses Fenster
kann mit einem Deckel 52 versehen sein, der ebenfalls durch einen Bügel
53 mit Schraubenspindel 54 lösbar befestigt ist.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Der flüssige Brennstoff wird durch
den Anschluß 23 und die Luft durch den Anschluß 27 (Abb. 3) zugeführt. Um das richtige
Mischungsverhältnis zwischen der Brennstoff- und der Luftzuführung festzustellen,
wird zunächst das Zahnrädchen 4o ausgerückt, um die Zahnräder 38 und 39 unabhängig
voneinander drehen zu können, bis das richtige Mischungsverhältnis festgestellt
ist. Alsdann läßt man das Zahnrädchen 40 wieder zwischen die Zahnräder 38 und
39 einschnappen, wodurch die Drehung der Zuführungsvorrichtungen für Brennstoff
und Luft in ein zwangsläufiges Abhängigkeitsverhältnis gebracht ist. Flüssiger Brennstoff
wird von dem Anschluß 23 durch das Nadelventil 24 in das Rohr 31 und von dort durch
das Rohr 29 der Düse 1g zugeführt. Die Luft wird von dem Anschluß 27 aus der Düse
1g zugeführt, wodurch der Brennstoff in zerstaubter Form in die Verbrennungskammer
15 (Abb. 4) eingeblasen wird. Ein Teil der zugeführten Luft wird durch das Rohr
32 in durch das verschiebbare Element 33 geregelter Menge durch das Rohr 32 der
Trommel io zugeführt, von wo aus diese Luft durch die feinen Kanälchen 42 und 43
in die Verbrennungskammer 15 eingeblasen wird. Durch diese einen Wirbelstrom erzeugenden
Luftstrahlen wird der durch die Hauptdüse 1g zugeführte Strahl von mit Luft gemischtem
Brennstoff von der Wandung abgelenkt. Die sekundären feinen Luftströme vereinigen
sich mit dem Strom des Gemisches in den Kammern 15 und 16, und das Gemisch wird
durch die Zündkerze 45 o. dgl, entzündet. Die zugeführte Luftmenge ist so bemessen,
daß das Gemisch des fein verteilten flüssigen Brennstoffes und der abgemessenen
Luftmenge genügt, um in ein permanentes Gasverwandelt zu werden. Die Verbrennung
wird hierbei so geleitet, daß ein Absetzen von Kohlenstoff vermieden wird. Der Verbrennungsprozeß
soll mit blauer Flamme bei einem hohen Überschuß von Gas ohne Rußbildung oder Abscheidung
von Kohlenstoff stattfinden.