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Verfahren zur Verbrennung von kohlenwasserstoffhaltigen Mineralölen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennung von kohlenwasserstoffhaltigen
Mineralölen, die getrennt von der Verbrennungsstelle unter dem Einfluß eines vorher
erhitzten, unter gleichbleibendem Druck zugeführten Luftstromes verdampft werden.
Das Neue besteht darin, daß das erhaltene Öldampf-Luft-Gemisch auf seinem Wege zur
Verbrennungsstelle durch die unmittelbare Einwirkung der Ölgasflamme zwecks Zersetzung.
des Kohlenwasserstoffes und Spaltung des Wasserstoffes weiter erhitzt und hierauf
der Brennstoff erst nach völliger Umwandlung zu Wassergas der Verbrennungsstelle
zugeführt wird, um an dieser unter Zuleitung von aus der Verdampfungsluftleitung
abgezweigter erwärmter Zweitluft verbrannt zu werden.
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Hierdurch wird gegenüber ähnlichen bekannten Ölverbrennungsverfahren,
bei denen die Brennstoffverdampfung und Vergasung im allgemeinen bei verhältnismäßig
niedrigen Temperaturen ohne pyrogene Brennstoffzersetzung, d. h. ohne Umwandlung
des Kohlenstoffes in Kohlenoxyd und ohne Erzeugung von Wassergas nach vorheriger
Spaltung des Wasserstoffes, erfolgt, der Vorteil einer vollkommenen Verbrennung
mit höchsterWärmeausbeute erzielt, die sich in einer blauen, nicht leuchtenden und
nicht rußenden Flamme äußert. Zur Ausübung des neuen Verfahrens kann ein Brenner
verwendet werden, bei welchem über einen zylindrischen, mit C51 und erhitzter Luft
in regelbarer Menge beschickten Verdampfer eine an dessen hinterem Ende angeschlossene
und im Abstand von der Zuführungsleitung für die erhitzte Luft umgebene Vergaserkammer
gestülpt ist, aus der das Gasgemisch im wendenden Strom durch abwärts geneigteVerbindungsrohre
denBrennerröhren zufließt, die unterhalb der zwischen Vergaserkammer und Luftleitung
verbleibenden Schlitze angeordnet und von aus der Hauptluftleitung abzweigenden
Zweitluftleitungen umschlossen sind. Die Erfindung erstreckt sich daher auch auf
solche sowie ähnlich ausgebildete, zur Ausübung des neuen Verfahrens dienende Brenner.
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Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung
dargestellt, und zwar zeigen: Fig. i bis 3 eine Ausführungsform des neuen Brenners
in einem Längsschnitt, einer Draufsicht und in einem in größerem Maßstab gehaltenen
Querschnitt, Fzg. 4. eine zweite Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes im Längsschnitt,
Fig. 5 einen Querschnitt durch dieselbe nach der Linie V-V der Fig. 9, Fig. 6 eine
Einzelheit im-Querschnitt nach der Linie VI-VI der Fig. q.,
Fig.
j einen Längsschnitt durch eine weitere Einzelheit,-Fig. 8 einen Querschnitt durch
die zweite Ausführungsform des Brenners nach der Linie VIII-VIII der Fig. 9, Fig.
9 eine Draufsicht auf diese Ausführungsforen in kleinerem Maßstabe, Fig. io und
i i den Regelschieber für die Zweitluftzuführung dieses Brenners im Querschnitt
und zugehörigen Längsschnitt, Fig. 12 das Schiebergehäuse im Längsschnitt, Fig.
13 die Schieberbüchse in Ansicht und Fig. 1d. und 15 Querschnitte durch eine
dritte und vierte Ausführungsform des Brenners.
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Bei dem Brenner nach Fig. i bis 3, der eine langgestreckte Form besitzt,
umgibt die aus zwei geraden Strängen i und einem diese Stränge verbindenden, halbkreisförmigen
Bogen ia bestehende Erstluftzuleifung mit eingebautem elektrischem Erhitzer 2 den
ganzen Brenner und mündet mit einem Bogen il' in die in der Brennermittelebene liegende
Regelkammer 3 ein, durch die auch die Brennstoffzuleitung .4 hindurchgeführt ist.
In der Regelkammer 3 ist eine Düse 3a angeordnet, welche durch ein Kugelventil 3b
abgeschlossen werden kann. Auf der Ventilstange des Kegels sind ein Schieber 3c,
der die Eintrittsöffnungen zweier seitlich abzweigender Kanäle für die Zweitluft
steuert, sowie ein Regelglied für die Brennstofizufulir befestigt. Durch Verdrehung
der Ventilstange mittels des am Ventilstangenende angeordneten Handrades i 5 können
somit gleichzeitig die Erst- und Zweitluftinenge sowie die Brennstoffzufuhr geregelt
werden. Die Regelkammer 3 geht in einen sich verbreiternden Verdampferraum über,
in dessen vorderen Teil 5a die Brennstoffleitung ,l. einmündet. An den Teil 5a schließt
sich ein erweiterter Teil 5b an, dessen Querschnitt von Trapezforin in Kreisform
übergeht und dessen hinteres Ende durch einen gegabelten Verbindungsbogen mit einer
übergestülpten Vergaserkammer 6 verbunden ist. Die Vergaserkammer- umgibt den Verdampfer
auf drei Seiten und erstreckt sich bis an die Vork_immer 5a des Verdampfers, wobei
ihre Breite derart bemessen ist, daß zwischen ihr und den beiden geraden Strängen
i der Erstluftleitung schmale Schlitze für den Flammendurchtritt frei bleiben. Von
der vorderen Stirnseite des Vergasers 6 aus gehen zwei Verbindungsrohre 7 abwärts
zum vorderen Ende der Brennerröhren 8, welche parallel zur Vergaserkammer und der
Erstluftleitung sich unterhalb beider hinziehen und bis dicht an das rückwärtiger
Ende des Verdampfers 5b reichen. Diese Brennerröhren` haben kreisrunden Querschnitt
und tragen an ihrer Oberseite Gasöffnungen 8a, die so angeordnet sind, daß die austretenden
Flammen die Seitenflächen der Stränge i und der Vergaserkammer 6 bestreichen und
hierdurch die Erwärmung der Erstluft und des Brenngasgemisches bewirken. Dabei sind
die Öffnungen 8a von Randleisten 8b umgeben, die die Flammen gegen Seitenwind schützen,
und die Brennerröhren selbst sind von Zweitluftleitungen 9 umhüllt, welche in ihrem
unteren Teil ebenfalls kreisförmigen Querschnitt haben und nach oben geöffnet sind.
Die Zweitluftzufuhr zu diesen Leitungen erfolgt durch an die Regelkammer 3 seitlich
angeschlossene Verbindungsstutzen io. An den oberen Rändern der Röhren 9 sind oberhalb
der Brennerröhren 8 Zündkerzen i i angebracht. Die Unterseite des Brenners ist in
eine Blechhülle 12 eingekapselt, deren obere Ränder bis an die Erstluftleitung und
den Verdampfer heranreichen und Zutrittsöffnungen i2a für aus der Umgebung angesaugte
Drittluft tragen. In den vorderen Bogen ib der Erstluftleitung ist in bekannter
Weise ein Thermostat 13 eingebaut, welcher ebensö wie der Lufterhitzer 2
an einen selbsttätigen Temperaturregler 14 angeschlossen ist und im Verein mit letzterem
die Lufterwärmung steuert.
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Die Wirkungsweise des beschriebenen Brenners ist folgende.
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Die dem Brenner durch die Leitung i zugeführte, bei Inbetriebsetzung
zunächst durch den elektrischen Heizkörper 2 erwärmte Erstluft wird, sobald erst
einmal die Flammen selbst brennen, beim Durchströmen der Leitung i infolge der Einwirkung
der Brennerflammen erwärmt und tritt hocherhitzt in die Regelkammer 3 ein. Von dort
strömt sie durch die Düse 3a in die Vorkammer 5a und reißt dort den durch die Leitung
q. zufließenden Brennstoff finit in denVerdampfer5b. Das :ntstehende nldalnl>f-I,uft-Gemisch
teilt sich am hinteren Ende des Verdampfers in zwei Teilströme und fließt aufwärts
in die Vergaserkammer 6, in der es durch die vorbeistreichenden Flammen derart erhitzt
wird, daß eine vollkommene Zersetzung und Umwandlung der Ölteilchen in die Wassergasbestandteile
CO und H2 stattfindet. Das erzeugte Wassergas strömt aus der Vergaserkammer durch
die Verbindungsrohre 7 nach unten in die Brennerröhren 8, mischt sich beim Austritt
aus deren Öffnungen 8a mit der durch die Röhren 9 zugeführten Zweitluft und verbrennt
mit blauer, nicht leuchtender Flamme. Durch die Zweitluftzufuhr wird dein vergasten
Brennstoff eine derartige Geschwindigkeit beim Austritt aus den Brennerröhren 3
erteilt, daß eine günstige Verbrennung und gleichmäßige Flammenbildung erfolgt.
Die
Gebläsewindzufuhr zum Brenner kann mit sehr schwachem Druck erfolgen, da keinerlei
Zerstäubung des Öls in Düsen oder auf mechanischem Wege sattfinden muß, .sondern
dessen Verdampfung und Vergasung ausschließlich unter dem Einfluß ausreichender
Wärmezufuhr erfolgt. Hierdurch wird jede Geräuschbildung beseitigt. Da Fremdwärme,
welche durch den elektrischen Heizkörper 2 geliefert wird, nur bei der Inbetriebsetzung
der Brennereinrichtung benötigt wird, während im laufenden Betrieb die abstrahlende
Wärme für die Verdampfung und Vergasung ausreicht und somit für den Verbrennungsprozeß
zur Ausnutzung kommt, ergibt sich ein ausgezeichneter Wirkungsgrad. Außerdem wird
durch die völlkommene Ölverbrennung bei blauer, nicht leuchtender Flamme jede Belästigung
durch Rauch oder Geruch ausgeschaltet.
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Die Ausführungsform des Brenners nach den Fig. 4. bis 13 besitzt ebenfalls
eine den gesamten Brenner umgebende Erstluftieitung i finit eingebautem elektrischem
Erhitzer 2, welche am vorderen Brennerende in einen Rohrstutzen 16 einmündet, an
den sich eine Verteilkammer 17 für die seitlich ab--cweigende Zweitluft anschließt.
Aus dieser Verteilkammer tritt die Erstluft durch ein S S chiebergehäuse 18 hindurch
in den Verclarnpfer i9 über. Der Rohrstutzen 16 trägt an seinem vorderen Ende eine
mittels Überwurfmutter 2o gehaltene, an ihrem Ende ein Handrädchen Zia tragende
Gewindehülse 21, in welcher eine Schiebershindel a2 (s. Fig. .4) geführt ist. Der
in Fig. io bis 13 dargestellte, in die Regelkammer 17 eingesetzte Steuerschieber
23 hat am Umfang zwei einander gegenüberliegende Gruppen von je drei Querschlitzen
23Q, 23v, 23e, deren Breiten im Verl* ltnis 1 : 2 : 3 stehen. In der Verteilkammer
l
17 sind ebenfalls zwei Gruppen von je drei Übertrittsöffnungen i7Q, 17L,
17e, welche unter sich gleich breit und von gleicher Breite wie die Schlitze 23a
sind, wobei die Anordnung der Übertrittsöffnungen so gewählt ist, daß erst die Öffnungen
17c, hierauf die Öffnungen 17L und zuletzt die Öffnungen 17Q durch den Steuerschieber
freigegeben werden. Die übertrittsöffnungen UQ, 17L, 17e bilden die Einmündungen
der Zweitluftleitungen 2.4, die in Gruppen von je drei Leitungen auf jeder Seite
-des Schiebergehäuses 17 (siehe Fig.9) abgezweigt sind. Der in die Kammer 18 eingesetzte,
gleichfalls auf der Schieberspindel 22 bcfcstigte Ventilkörper 25 (siehe Fig. 4.)
dient zur Regelung der Erstluftzufuhr in den Verdampfer i9. Letzterer ist, wie Fig.
6 zeigt, durch Längswände ige in einer der Brennerröhrenzahl entsprechenden Anzahl
von Einzelkammern, -im vorliegenden Falle sechs, unterteilt, deren vordere Enden
durch Krümmer 26 mit den parallel zum Verdampfer laufenden Vergaserröhren 27 verbunden
sind, und zwar derart, daß die beiden mittleren Einzelkammern in die inneren, an
dem Verdampfer anliegenden Vergaserrohre und die äußeren Einzelkammern in die äußeren
Vergaserrohre einmünden (s. Fig.8). Die vorderen Enden der Vergaserrohre 27 sind
durch Verbindungsstüclee 27d mit den unterhalb derselben parallel dazu angeordneten
Brennerröhren.8 verbunden, die ihrerseits von den Zweitluftleitungen 9 umgeben sind.
Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß zwischen den oberen Rändern der in einer
Ebene angeordneten, die Brennerröhren 8 umhüllenden Zweitluftleitungen 9 und den
darüber ebenfalls in einer Ebene versetzt hierzu angeordneten Vergaserrohren 27
Durchtrittsspalte zum Aufwärtsstreichen von Drittluft frei bleiben.
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Inn Bodenteil des Verdampfers i9 ist eine Zylinderkammer 29 ausgespart,
in welcher der mit der Ventilspindel 22 verbundene Kolbenschieber 28 gelagert ist.
In diese Zylinderkammer mündet von unten die Ölzuleitung , ein, welche durch eine
ringförmige Erweiterung der Kammer und einen Kanal im Kolben mit dessen Bohrung
28Q in Verbindung steht. Am hinteren Ende hat der Kolben eine ringförmige Eindrehung
28h (s. Fig. 7), zu welcher der Brennstoff aus dem Kolbeninnern durch eine Abflußöffnung
gelangen kann. Von der Zylinderkammer 29 aus münden in jede Einzelkammer des Verdampfers
i9 drei gruppenweise angeordnete überströmkanäle igd ein, die derart gegeneinander
versetzt sind, daß bei. einer Verschiebung des Kolbens in Pfeilrichtung (s. Fig.7)
zuerst die in die beiden äußeren Einzelkammern einmündenden Überströmkanäle, alsdann
die in die beiden mittleren und zuletzt die in die beiden inneren Einzelkammern
einmündenden Überströmkanäle mit Brennstoff gespeist werden. Dabei sind für jedes
Paar von Einzelkammern drei Regelstufen vorgesehen, so daß jedes Brennerröhrenpaar
dementsprechend geregelt und die verschiedenen Brennerröhrenpgare nacheinander in
Betrieb gesetzt werden können. Bei Drehung des Handrädchens ziQ wird also durch
den Steuerschieber 23 .die Menge der abgezweigten Zweitluft, durch den Ventilkörper
25 die Menge der in den Verdampfer gelangenden Erstluft und durch den Kolbenschieber
28 die Menge des zugeführten Brennstoffes geregelt, wobei je nach Bedarf Brennerröhren
zu- und abgeschaltet werden können. Soll während längerer Zeitdauer der Brenner
nur mit einem Teil der Brennerröhren betrieben werden, so werden die Austrittsöffnungen
der nicht im Betrieb befindlichen
Brennerröhren mittels aufgelegter
Bleche abgedeckt, so daß keine Erstluft durch dieselben entweichen kann.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 14 liegen die Brennerröhren 8 und
die Vergaserrohre 27 nicht nebeneinander in je einer Ebene, sondern die ersteren
liegen in einer gemeinsamen Zweitluftleitung 3o von ovalem Querschnitt, in deren
Mitte die mittlere Brennerröhre 31b angeordnet ist. Etwas höher liegen zu beiden
Seiten dieser Röhre die beiden anderen Brennerröhren 31a und Sie. Dabei sind sämtliche
Brennerröhren zwecks besserer Zuleitung der durch Eintrittsöffnungen 3oa im Luftzuführüngsmantel
30 einströmenden Drittluft als Stromlinienkörper ausgebildet und besondere
Leitflügel zur richtigen Zuleitung dieser Drittluft vorgesehen. Die drei Vergaserrohre
sind in einem einzigen oberhalb der Brennerröhren angeordneten Rohrkörper 32 zusammengefaßt,
der drei Kanäle a, b und c besitzt und eine bogenförmige Oberwand aufweist,
an die sich zwei geneigte Seitenwände anschließen. Letztere enden in einer über
der mittleren Brennerröhre liegenden Spitze, die die aufsteigenden Flammen derart
teilt, daß sie die Vergaserrohre allseitig umspülen. Die drei Kanäle 32a, 32b, 32e
sind durch getrennte Krümmer 33 mit den Kanälen 19a, Igbi ige der Verdampferkammer
i g verbunden. Hierdurch ergibt sich eine gedrungene Bauart mit geringen Strahlungsverlusten.
Im übrigen ist die Ausführung die gleiche wie bei den vorher beschriebenen Brennern.
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Eine ähnliche Anordnung zeigt auch der Brenner nach Fig. 15- _ Hier
sind nur anstatt drei zwei stromlinienartig ausgebildete Brennerröhren 3 ia und
3 1r) und dementsprechend im Vergaserrohr 32 auch nur zwei Kanäle a und b vorgesehen.
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Um die Baulänge des Brenners zwecks Einbaus desselben bei beschränkten
Raumverhältnissen zu verkürzen, kann der Steuerschieber für die Erstluft auch ummittelbar
hinter der Schieberspindellagerung und der Steuerschieber für die abgezweigte Zweitluft
darunter angeordnet sein. Letzterer würde dann durch eine Gestänge- oder Hebelübertragung
von der oberen Schieberspindel aus verstellt werden.