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Verfahren und Vorrichtung zur industriellen Ölgasgewinnung Die bekannten
Verfahren der Olgasherstellung in der Industrie, z. B. für das handelsübliche Preßgas,
beruhen auf Zersetzung des Rohgasöles oder Schweröles in meist nur eisernen hintereinandergescha.lteten
Rohrretorten unter starker äußerer Beheizung derselben und unter direkter Verbrennung
eines Teiles des zur Gasherstellung bestimmten Öles im Innern der Retorten, so daß
Verkokung und starke Verrußung der Teerbestandteile des Öles ganz unvermeidlich
sind und dadurch die Ausbeute von Gas aus dem aufgewendeten Ölbestande äußerstens
6o bis So °/o beträgt.
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Ferner sind elektrische Lichtbogen zur Vergasung vorgeschlagen worden.
Diese bedürfen aber stets einer gewissen Luftzufuhr zur Verbrennung der Kohle. Genügt
diese nicht, so schlagen die Kohlenstiftelektroden hart auf und nieder. Auch entsteht
der Flammenbogen erst, nachdem infolge der Erhitzung die Kohlenstäbe leitungsfähiger
geworden sind und der Kontakt infolgedessen zwischen denselben abreißt.
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Die nachfolgend beschriebene Erfindung stellt ein Verfahren zur Gasgewinnung
aus Öl mittels elektrischer Beheizung und Olzerstäubung vor, indem bei demselben
die restlose Überführung des Öles in Gas -in der Weise durchgeführt wird,
daß das in die evakuierten gaserfüllten Retorten . zerstäubt eingeführte
01 durch den inneren elektrischen Heizkörper, der freistehend im Retortenraum
angeordnet ist, zur Verdampfung gebracht wird, wobei die ganze Heizfläche des Heizkörpers
vom Öldampf umspült wird und die Temperatur des Heizkörpers konstant auf der für
die Vergasung notwendigen Höhe gehalten wird.
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Das Verfahren für die restlose Überführung des Öles in Gas besteht
nun darin, daß das in die evakuierte Retorte eingeführte Öl zerstäubt auf einen
inneren elektrischen Heizkörper gebracht wird, der im Retortenraum frei steht und
dessen ganze Heizfläche von Dampf umspült wird, wobei die Temperatur des Heizkörpers
konstant auf der für die Vergasung notwendigen Höhe gehalten wird, oder aber, daß
die Verdampfung und Teilvergasung des Öles durch Eintauchen des frei im Raum angeordneten
inneren elektrischen Heizkörpers in Öl in einer evakuierten Retorte durchgeführt
und hierauf die vollkommene Überführung in Gas in einer zweiten ebenfalls evakuierten
Retorte, die mit der ersteren in Verbindung steht, durch Überleiten der Gase und
Dämpfe über den im Raum liegenden inneren elektrischen Heizkörper, und, zwar wird
in beiden Fällen als innere elektische Beheizung ein Oberflächenglühstrahler verwendet.
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Die Olgasgeneratoren zur Ausübung des Verfahrens bestehen aus Retorten,
in denen elektrische Heizkörper angeordnet sind, die in ihrer Form der jeweiligen
Gestaltung der Retorte entsprechend dem Verwendungsziweck
der Ölgasgeneratoren
angepaßt sind, und zwar wird zur Erzeugung einer elektrischen thermischen Zersetzung
des Öles in die Vergaserretorte eine langgestreckte doppelpolige Heizelektrodenstrecke
mit entsprechendem Polabstand eingebaut, deren mittlere obere Leitungsschiene als
der eine Pol mit einer doppelten seitlichen Belegung von Heizelektrodenlamellen
und in gleicher Lage und Höhe die beiden seitlichen Leitungsschienen als der andere
Pol mit je einer gleichen Lamellenbelegung angeordnet ist. Sind zwei Retorten liegender
oder stehender Bauart übereinander oder nebeneinander zu einem gemeinsamen Vergaserbehälter
vereinigt, so wirkt die eine Retorte als Verdampferretorte und die andere als Gasretorte,
wobei die Rohrleitung zwischen Olgasgenerator und Gassammler so zu legen ist, daß
die noch glühenden Ölgase sich immer oberhalb der erkalteten Gase lagern können
und durch eine erkaltete Isolierschicht im Gassammler von der Ansaugeleitung getrennt
sind.
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Der Vorgang der restlosen Gasbildung in der Retorte vollzieht sich
mittels der inneren elektrischen Beheizung durch Zersetzung des Teer- oder Gasöles,
ohne daß infolge des Evakuierens der Retorte eine Oxydationsmöglichkeit und somit
die Möglichkeit einer teilweisen Verbrennung der Gase besteht. Da die Retorten zuvor
evakuiert und finit einem Gas, wie es erzeugt werden soll, gefüllt werden, ist ein
geringerer Stromaufwand zur Verdampfung und Vergasung erforderlich. Hinzu kommt
noch, daß dieses Gas selbst als gute Wärmeleitung die Verdampfung des Teer- oder
Gasöles, die durch Hitzestrahlung des elektrischen Glühkörpers erfolgt, beschleunigt
und weiterhin die vollkommene Überführung dieser Öldämpfe in Gase bewirkt.
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Im evakuierten gaserfüllten Raume der Retorte ist der Stromübergang
zwischen den Elektrodenlamellen wesentlich intensiver als in der freien Luft mittels
durchschlagender Finken und stellt sich der Stromühergang als eine Strahlungsart
dar, welche das Gas und die Teerölschicht als Heizwiderstand durchdringt. Die Stromladung
der Elektrodenstrecke erfolgt mittels pulsierenden Gleich- oder Wechselstroms mit
einer dem Elektrodenabstande angepaßten Spannung.
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Es kann in den Retorten bei wesentlich erweitertem Elektrodenabstand
auch mit Hochfrequenzströmen eine erheblich gesteigerte intensive Gasentwicklung
erzielt werden.
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Auf der Zeichnung Fig. i bis .4 und Fig. 5 bis 7 sind zwei Ausführungssysteme
der Olgasgeneratorenanlage dargestellt.
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Das Verfahren der Ölgasherstellung für die verschiedenen Anwendungsgebiete
ist in zwei Systeme gegliedert: Fig. i bis 4. für größere Gaserzeugung als selbstständige
Olgaszentrale als erstes System der allgemeinen Verwendung, Fig. 5 bis 7 für die
Gaserzeugung zum Betriebe einzelner größerer wie kleinerer Motore, insbesondere
zum Einbau in Kraftfahrzeuge.
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Fig. i bis q. zeigen einen ölgasgenerator mit der Verdampferstrahlrohrretorte
i und der Vergaserstrahlrohrretorte 2 liegender Anordnung im Vergaserbehälter 3.
Derselbe ist mit einem Hohlmantel zwecks Wärmeisolierung versehen und seitlich unten
für den Eintritt der Auspuffgase mit dem Anschluß Rohrflansch 2q. und gegenüberliegend
seitlich oben für den Austritt der Auspuffgase in die Auspuffableitung mit dem Anschlußrohrflansch
25 versehen zur Vorwärmung der Retorten mittels der Auspuffgase.
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Beide Retorten sind mit Einlagefutterrohren q. aus feuerfestem Isoliermaterial
ausgerüstet. Die kohrretorten-i und 2 sind auf der Fußplatte 5 lösbar, aber gasdicht
aufmontiert, so daß zwecks Vornahme von Reinigung oder Reparatur zur Montage die
Retorten komplett auf der Fußplatte 5 ein montagefestes, einheitliches Ganzes bilden
und leicht auf den Führungsrippen 6 in den autogen geschweißten Vergaserbehälter
einsetzbar und herausnehmbar sind.
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Die Verglühungseinrichtung, bestehend aus einem Hohlzylinder 7 mit
einem Sockel aus hitzebeständigem Isoliermaterial mit der Heizspiraldrahtwicklung
aus Wolframrnetall oder dessen Legierung mit Stahl oder Eisen, ist mit ihrem in
dem Sockel des Hohlzylinders 7 gelagerten Kontaktanschlußbolzen, die Fußplatte 5
isoliert durchdringend, zentrisch innerhalb der Retorte auf der Fußplatte 5 lösbar
und gasdicht eingebaut und mit außerhalb der Fußplatte liegender Anschlußv erschraubung
8 für die Zuleitungskabel versehen. Die Anschlußverschraubungen 8 sind durch Schutzkappen
vor Kurzschluß oder Beschädigungen gesichert.
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Die Glühhohlkörper sind mittels Flanschen auf den gegenüberliegenden
Endseiten in den Retortenboden zentrisch eingelagert: Die Zuleitung des Teeröles
und seine Vorwärmung erfolgt statt in besonderer Vorwärmerrohrschlange in einer
ausgedrehten Spiralhohlrille g außen auf dem Rohre der inneren Verdampferretorte
io und innerhalb eines über dieser gelagerten Mantelbehälters i i. Durch die eingefräste
Nut i2, als Durchgangskanal, wird das mittels Druckpumpe zugeführte Teeröl nach
Durchfließen der Spiralhohlwelle 9 gut vorgewärmt eingeleitet, so daß es sich
-dünnflüssig in die
Verdampferretorte io -ergießt und über
den gesamten Hohlraum der Retorte sich ausbreitend mit seinem Ölspiegel den Retortenhohlraum
bis zur Mitte erfüllt und eine entsprechend große Oberfläche zur schnellen intensiven
Verdampfung bildet. Die Heiztemperatur in der unteren Verdampferretorte i kann unterschiedlich
niedriger gehalten werden als in der oberen Retorte für die Gaserzeugung.
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Die Glühhohlzylinder sind mit Durchlaßöffnungen an den Enden vor und
hinter der Spiralheizwickelung versehen für den ungehinderten Durchgang der Ölzirkulation
in der unteren Retorte und der Öldämpfe als Gase in der oberen Retorte.
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Die Überleitung der Öldämpfe aus der unteren Retorte i in die obenliegende
Gasretorte 2 erfolgt durch die kohrflanschstutzen 13 und 1¢, welche vor der Fußplatte
5 angeordnet sind. Der Durchgangskanal i- für den Eintritt des Teeröles in die Verdampferretorte
i ist auf der entgegengesetzten Seite vor dem Kopfdeckel 15 angeordnet. Die Ableitung
der Ölgase zum Gebrauch nach dem Sammelbehälter erfolgt durch den Gaskanal 16 in
dem auf der Gasretorte 2 aufgeschweißten Vergaserkopf 17, welcher außerhalb des
Behälters das Gasdruckmanometer, Sicherheitsventil, Absperrventil und Abblaseventil
sowie den Anschlußstutzen für die Evakuierung und die Ableitung zum Sammelbehälter
trägt.
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Für die Zuleitung des Teeröles von der Teeröldruckpumpe zur Spiralhohlrille
9 im Mantelbehälter i i der unteren Verdampfefretorte i ist ein Anschlußstutzen
18 gasdicht eingeschraubt.
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In Fig.2 ist im Längenschnitt und in Fig. 3 im Querschnitt in der
inneren Verdampferretorte io eine über die ganze Länge des Innenraums der Retorte
angeordnete doppelpolige Lamellenheizelektrodenstrecl.<e dargestellt. Den einen
Pol bildet die obere Leitungsschiene i9 mit den seitlichen Lamellenreihen 2o aus
Wolframmetall oder dessen Legierung mit Stahl oder Eisen, die mit der Leitungsschiene
vernietet oder verschraubt sind. Die Leitungsschiene setzt sich in den die Fußplatte
5 isoliert durchdringenden Anschlußkontaktbolzen für den Kabelanschluß fort. Der
zweite Pol wird gebildet durch zwei auf jeder Seite der mittleren Leitungsschiene
i9 angeordneten Leitungsschienen 2i und 22 mit je einer Lamellenreihe 23 in gleicher
Höhe und Lage den mittleren Lamellenreihen gegenüberliegend. Die seitlichen Leitungsschienen
21 und 22 sind an ihren beiderseitigen Endteilen durch flache Querjoche miteinander
verbunden, deren eines sich als Anschlußkontakt, die Fußplatte 5 isoliert durchdringend,
für den Kabelanschluß fortsetzt.
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Die Strombeschickung der Elektrodenstrecke erfolgt durch pulsierenden
Gleichstrom oder Wechselstrom oder bei wesentlich erweitertem Elektrodenabstande,
was besonders für die Gasretorte in Frage kommt, mit Hochfrequenzstrom.
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Der Olgasgenerator 26 mit den Anschlußrohrflanschstutzen 24 und 25
für die Auspuffgase, durch welche das 01 vorgewärmt wird, und dem Vergaserkopf
17 ist mit dem mit Kühlrippen versehenen Gasdruckregler 27 auf der Konsoltraverse
28 gemeinsam montiert. Die Ableitung der fertigen ÖI-kraftgase erfolgt vom Vergaserkopf
17 durch die Rohrleitung 29 in einer Bogenschleife, die zuerst nach oben und dann
von oben senkrecht nach unten verläuft und in den Gassammelbehälter 30 endigt,
der auf einer kleinen Konsoltraverse 31 befestigt ist. Diese Anordnung der Gaszuleitung
nach dem Sammelbehälter dient als Sicherung gegen Rückschlag der im Gassammler befindlichen
abgekühlten Gase auch gegen Durchschlagen von Stichflammen aus den Retorten in den'
Sammelbehälter bzw. aus dem Motor bei möglicher vorzeitiger Entzündung.
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Auf dem Gassammelbehälter 30 sitzt der Verteilerkopf 32 mit
dem Sicherheitsventil33 und dem Gasdruckmanometer 3¢. Das Absperrventil35 sperrt
oder öffnet die Zuleitung 36 des Gases vom Sammler zum Motor oder zur sonstigen
Verbrauchsstelle. Zur Evakuierung und Gasauffüllung ist am Verteilerkopf des Gassammlers
eine Anschlußverschraubung 37 und am Vergaserkopf 17 eine Anschlußverschraubung
38 vorgesehen. Das Absperrventil 39 am Vergaserkopf 17 sichert die Gasfüllung des
Gassammlers und der Gasableitung bei Störungen oder Reparaturen. Ein Abblaseventil
40 zur Prüfung der Gasentwickelung und ein Sicherheitsventil 41 bilden die weitere
Armatur des Gasgenerators. Von der Gasableitung 29 zweigt sich die Gaszuleitung
42 zum Gasdruckregler 27 ab. Der Kolben im Gehäuse des Gasdruckreglers erfährt seine
Gegenspannung für den Gasdruck durch eine über den Kolben gelagerte Spiraldruckfeder,
deren Vorspannung nach Ausschlag des Manometers durch eine geeignete Verschraubung
43 von außen einstellbar ist. Am Kopfteil des Reglergehäuses ist auf einer in diesem
gasdicht gelagerten Achse der Hebel 44 montiert, welcher durch die Zugstange 45
die Teerölzuführung dem kritischen Gasdrucke entsprechend regelt. Die Zugstange
wird zu dem Zweck vom Motor entsprechend gesteuert. Die- Teerölbeschickung erfolgt
durch die Rohrleitung 56. Die elektrische. Stromzuführung von der
vom
Motor betriebenen Nebeuschlußdynamo oder vom -Netz erfolgt durch eine Kabelleitung
57.
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Das dargestellte System der Oberflächenverdampfung und Gasbildung
in zwei hintereinändergeschalteten Retorten ist sowohl in liegender als auch in
stehender Bauart der Rohrretorten ausführbar, ebenso wie dieselben sowohl übereinander
als auch nebeneinander angeordnet sein können. Die in den Zeichnungen 5 bis 7 dargestellte
Anordnung soll für Automobilmotore wie auch einzelne Großmotore Verwendung finden.
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Bei dieser letzteren Anordnung ist die Gasretorte 2 stehend im Vergaserbehälter
3 eingebaut. Der Behälter 3 ist mit einem äußeren Hohlmantel für Wärmeisolierung
versehen und zur Vorwärmung der Retorte sowie der Ölzuleitung unten mit dem Eintrittsrohrflanschstutzen
24 und oben gegenüberliegend mit dem Austrittsrohrflanschstutzen 25 zur Durchleitung
der Auspuffgase eingerichtet. Die Retorte 2 ist gasdicht und zentrisch auf der Fußplatte
5 verschraubt, so daß sie auf dieser einen fertigen Montageteil bildet. Sie ist
innen mit einem Futterrohr 4 aus Isoliermaterial versehen. Der Glühhohlkörper 7
besteht aus dem Hohlzylinder mit Sockel ans Isoliermaterial und der Heizspiralendrahtwickelung
aus geeignetem Metall, deren Anschlußkontakte die Fußplatte 5 isoliert durchdringen,
und welcher zentrisch innerhalb der Retorte eingebaut und gasdicht in die Fußplatte
eingelagert und außerhalb derselben mit Anschlußverschraubung 8 für das Zuleitungskabel
versehen ist. Die Vorwärmung des Teeröles kann durch eine besondere Vorwänrerrohrschlange
46 oder ebenfalls in einer eingedrehten Hohlrille 9 auf der äußeren Rohrwandung
der Retorte nach Fig. 6 und auf der inneren Wandung eines über der Retorte gelagerten
Mantelbehälters i i erfolgen, worauf das Teeröl zum Zerstäuber 47 mit Ringdüse
50 geleitet wird. Die Rohrschlange 46 durchdringt unten die Fußplatte 5 mit
dem aufgeschweißten Anschlußstutzen 18 zum Anschluß für die von der Teeröldruckpumpe
kommende Rohrleitung. Der auf der Retorte 2 aufgeschraubte oder aufgeschweißte Vergaserkopf
17 enthält zur Ableitung der erzeugten Gase nach der Verbrauchsstelle den eingebohrten
Kanal 16 und zentrisch zur Retorte den Zuleitungskanal 48 zum Lagersitz 49 für die
in den letzteren eingeschnittene Zerstäuberdüse 47 und 5o. Die Ringdüse 5o ist mittels
der Verschraubung 51 durch ihren Lagersitz 49 und den Ventilsitz 5? gasdicht von
unten in den Vergaserkopf 17 eingelagert. In den Zuleitungskanal 48 ist ein Ventilkolben
53 gasdicht eingeschnitten, welcher unten mit seiner Kegelliderung den Ventilsitz
52 gasdicht abschließt, wenn bei Vornahme der Evakuierung oder der Füllung der Generator
abgeschlossen werden soll. Bei erstmäliger Inbetriebsetzung wird der Ventilkolben
53 mit seinem Gewindeflansch 54 als zugehörige Mutter aus dem Zuleitungskanal 48
herausgenommen, bis das Teeröl aus demselben oben hervorquillt, dann wird der gereinigte
Kolben 53 in den Kanal 48 eingesetzt, der Gewindeflansch 54 gasdicht verschraubt
und der Kanal 48 durch den Ventilkolben 53 auf dem Ventilsitz 5-9 gasdicht abgedrosselt,
so daß bei der Evakuierung weder Teeröl mit fortgerissen «erden kann noch schädliche
Luftblasen in der oberhalb liegenden Rohrleitung sich anzusammeln vermögen. Bei
Inbetriebsetzung der Maschine wird der Ventilkolben 53 gegen einen oben am Gewindeflansch
54 befindlichen Ventilsitz mit seiner oberen Kegeldichtung gedrosselt. Die Konterinutter
55 sichert den Ventilkolben 53 gegen Lockerung in seinem Sitz, so daß beim Anlaufen
des Motors die Öldruckpumpe nunmehr 01 zur Zerstäubung in die Retorte fördert.
Fig. 7 zeigt eine vollständige Ülkraftgaserzeugungsanlage, wie sie zum direkten
Einbau für jeden Automobilmotor bei Kraftfahrzeugen sowie Motorschiffen Verwendung
finden kann. Der Olgasgenerator 26 ist mit dem mit Kühlrippen versehenen Gasdruckregler
27 auf der Konsoltraverse 28 gemeinsam montiert und durch die Leitung 29 mit dem
auf der Konsoltraverse 31 montierten Gassammelbehälter 30 verbunden. An dem
Verteilerkopf 3a des Gassammlers 30 sind wiederum ein Sicherheitsventil 33,
ein Manometer 34, ein Absperrventil 35 und eine Anschlußverschraubung 37 zur Evakuierung
angebracht.
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An dem Vergaserkopf 17 sitzt die Artnatur, die aus dem Sicherheitsventil
4i, dem Absperrventil 39, dem Abblaseprüfventil 4o und der Anschlußverschraubung
38 besteht. Der Gasdruckregler 27 ist durch die Zuleitung 42 mit der Gasableitung
29 und dem Gassammler 39 verbunden. Zur Einstellung des Gasdruckreglers dient wiederum
die Re- -gulierverschraubung 43. Mit dem Hebel 44 und der Zugstange 45 wird die
Regelung und Anpassung der Teerölbeschickung der Retorte für einen stetigen Gasdruck
von der Öldruckpumpe, wie vorher teschrieben, bewirkt. Die Teerölbeschickung von
der Druckpumpe erfolgt durch die Rohrleitung 56, die elektrische Stromzuführung
durch die Kabelleitung 57. Nach Anwerfen und Anlaufen des Motors fördert die Oldruckpumpe
Teeröl zur Retorte unter gleichzeitiger elektrischer Beheizung des Glühkörpers von
der Nebenschlußdynämo aus, und geht die Ergänzung des beim Anlaufen
verbrauchten
Ölgases aus dem Gassammler selbsttätig weiter vor sich, wobei infolge der Gasdruckregelung
der Gasdruck auch bei wechselnder Leistung gleichbleibt. Irgendeine weitere Wartung
oder Bedienung erfordert dieser Olgasgenerator nicht, die Einrichtung ist gegen
Störungen in der Maschine unempfindlich; sie kann völlig abgesperrt beliebig lang
unbenutzt stehenbleiben, um jederzeit sofort wieder in volle Wirksamkeit treten
zu können. Desgleichen kann der Generator mit dem Gassammler vom Motor entfernt
werden, falls am Motor unvermeidliche Reparaturen erforderlich sind und dann wieder
an den Motor angeschlossen werden, wonach derselbe sofort betriebsfertig weiterlaufen
kann.
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Der erreichte Vorteil, das hochwertige Ölgas ohne Bildung von Rauch,
Ruß und sonstigen Rückständen restlos verbrennen zu können, liegt darin, daß man
bei gesteigerter Leisttmg, stoßfreiem, fast geräuschlosem Laufe und leichter völliger
Entflammung des Gases im Motor, selbst der leichte Automobilrnotor von vornherein
ausschließlich mit Teeröl betrieben werden kann und auf dieser Grundlage ein neuer
Verpuffungsgroßmotor für reinen Teerölbetrieb tatsächlich geschaffen ist, der an
Gewicht und Größe etwa 1/s bis 1i4. so groß ist wie ein Dieselmotor gleicher Leistung.
Die Einrichtung kann vorteilhaft auch für Gasturbinen, Kesselfeuerungen, Heizungen,
Schmelz-, Koch- und Siedeanlagen und vor allem auch Beleuchtungsanlagen jeder Größe
verwendet werden.