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Gaserzeuger, insbesondere für Brennkraftmaschirien Es gibt bereits
Gaserzeuger, insbesondere für Brennkraftmaschinen, bestehend aus einer luftdicht
abgeschlossenen Vergasungskammer, vorzugsweise aus Eisenblech, in die von zwei etwa
gegenüberliegenden Punkten des Kammermantels in der Nähe des schüsselförmigen Bodens
je ein Lufteinlaß- und Gasauslaßrohr hineinragen. Auch ist es bekannt, durch das
Lufteinlaßrahr gleichzeitig Wasserdampf einzuführen. Bei diesen Gaserzeugern besteht
der Nachteil, daß einerseits das austretende Gas sowohl in bezug auf seine Zusammensetzung
als auch die Temperatur nicht geregelt werden kann und andererseits, daß die Feuerzone,
welche das Bestreben hat, sich nach allen Richtungen auszubreiten, in allzu große
Nähe des Kammerbodens gelangt und diesen in schädlicher Weise überhitzt, mit dem
Resultat, daß auch das unten befindliche Gasauslaßrohr und die benachbarten Teile
der Kammer überhitzt werden und das austretende Gas eine Temperatur annimmt, die
seine Vorkühlung vor dem Eintritt in die Kraftmaschine erfordert.
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Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist, die genannten Nachteile
zu beheben, zu welchem Zweck das Lufteinlaßrohr mit einer Einrichtung zur regelbaren
Zuführung von tropfförmigem Sprühwasser ausgestattet ist, das stets in 'solcher
Menge zugegeben wird, daß der unterhalb des Lufteinlaßrohres liegende Teil der Vergasungskammer
eine gewisse Menge unverdampften Wassers enthält. Zweckmäßig ist dabei das Gasauslaßrohr,
in einigen Fällen auch dasLufteinlaßrohr, längsverschieblich angeordnet. Durch die
gekennzeichnete Ausbildung wird erzielt, daß man die Ausdehnung ,der Feuerzone in
der waagerechten Richtung durch gegenseitiges Annähern oder Entfernen der beiden
Rohre und Änderung des Widerstandes, den die Luft bzw. das Gas beim Durchgang durch
die Brennstoffsäule findet, sowie die Geschwindigkeit der Vergasung und die Zusammensetzung
des Gases, ferner dessen Leistung steuern kann, gleichzeitig aber die Feuerzone
daran hindert, wesentlich unterhalb des Lufteinlaßrohres hinabzusteigen. In der
Tat, wenn der unterhalb nies vorteilhaft tiefer als das Gasauslaßrohr verlaufenden
Lufteinlaßrohres liegende Teil der Vergasungskammer eine gewisse Menge von unverdampftem
Wasser enthält, so kann die Feuerzone nicht bis dort hin herabreichen, vielmehr
wird sie erst um einen bestimmten Betrag darüber beginnen. Dann ist es aber möglich,
daß das eingesprühte Wasser nur zum Teil in den Bereich des Feuers gelangt, hier
verdampft und die übliche Umsetzung innerhalb des Brennstoffes bewirkt. Der andere
Teil des Wassers wird sich in flüssigem Zustande unmittelbar im unteren Teil der
Vergasungskammer
sammeln. Die Anwesenheit einer bestimmten Wassermenge
. in unmittelbarer Nähe der Feuerzone wird naturgemäß eine lebhafte Verdampfung
des Wassers an dieser Stelle hervorrufen. Dieses Wasser, das sich also zunächst
im unteren Teil der Einrichtung ansammelt und von dort erst verdampft wird, wird
die Vergasungskammer, insbesondere aber die Feuerzone, mit einem Dampfschleier umgeben.
Die aus der Feuerzone austretenden Gase müssen durch diesen Dampfschleier hindurch
und werden dabei schnell abgekühlt. Der Wasserschicht am Boden der Vergasungskammer
ist es zu danken, daß die Feuerzone nur einen geringen Umfang annimmt, und daß die
Gase verhältnismäßig kalt in das Gasabzugsrohr gelangen. Da es auf diese Weise tatsächlich
gelingt, die Temperatur der abziehenden Gase unterhalb 10o° zu halten, so muß der
Wasser- bzw. Dampfgehalt der Gase zum größten Teil vor Austritt aus der Einrichtung
sich in flüssiger Form niederschlagen. Es ist daher ersichtlich, daß das erzeugte
Gas nur geringe Mengen Wasserdampf enthält, und daß man das Gas daher ohne weitere
Kühlung unmittelbar in den Gasmotor schicken kann.
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Der Gaserzeuger kann unmittelbar an eine Brennkraftmaschine angeschlossen
werden, wobei man nur nötig hat, irgendeine bekannte Vorrichtung einzuschalten,
um Teilchen von fester Kohle auszuscheiden. Sobald der Motor in Gang gekommen ist,
wird die Steuerung des Gaserzeugers dadurch bewirkt, daß man die Menge des zugeführten
Wassers sowie den Betrag des Einschiebens des Gasauslaßrobres in die Kammer entsprechend
ändert.
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Die Zeichnung veranschaulicht eine beispielsweise Ausführungsform
des Gaserzeugers gemäß der Erfindung.
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Abb. I zeigt einen lotrechten Längsschnitt und Abb. 2 einen waagerechten
Querschnitt. Der Gaserzeuger enthält einen Metallzylinder, vorzugsweise aus Eisenblech,
welcher die Vergasungskammer bildet und zu diesem Zweck oben mit einer gasdicht
abschließbaren Deckplatte 2 zur Einführung von Brennstoff und unten mit einer abgedichteten
Klappe zum Entfernen der Asche versehen ist. Das Rohr 3 dient zum Einlaß der Luft
und ist längsverschieblich angeordnet, läßt sich daher in regelbarer Weise in den
Zylinder einschrauben und durch eine Schraubenmutter feststellen. Eine Wasserdüse
4 mÜndet in das Lufteinlaßrohr 3 aus und dient dazu, fein verteilte Wasserstrahlen
in die Glühzone einzuführen.
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Es ist wesentlich, daß das Wasser in genügender Menge zugeführt wird
und auf die Glühzone unmittelbar ohne vorherige Verdampfung auftrifft, damit eine
gewisse Menge Wasser zu dem Boden der Vergasungskammer gelangt und diesen letzteren
in nassem oder überflutetem Zustande erhält, während beiden früheren Verfahren,
bei welchen durch das Lufteinlaßrohr Wasserdampf eingeführt wurde, der letztere
beim Auftreffen auf die Glühzone noch weiter gespannt wird bzw. chemisch zersetzt
wird, so daß sich auf dem Boden der Kammer flüssiges Wasser nicht ansammeln kann.
Das Gasauslaßroihr 5 ist ebenfalls längsverschieblich bzw. einstellbar an der diametral
gegenüberliegenden Stelle angeordnet und befindet sich in ein und derselben Axialebene
mit dem Lufteinlaßrohr 3, jedoch um einen geringen Betrag höher als das letztere,
um das Überfluten mit Wasser zu verhindern. Der Betrag, in welchem das Rohr 5 in
die Kammer eintritt, kann wesentlich größer als dargestellt sein und ist durch die
strichpunktierten Linien angedeutet. Das Lufteinlaßrohr 3, welches so tief wie möglich,
jedoch genügend hoch verläuft, um ebenfalls das Ansammeln von Asche an dem schüsselförmigen
Boden der Kammer zu ermöglichen, dient ferner zum Ablassen des Wasserüberschusses.
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Zwecks Anlassens des Gaserzeugers wird derselbe angezündet, indem
man eine brennende Holzfackel durch das Rohr 3 einführt und, sobald eine genügende
Glühzone entstanden ist, Wasser zunächst in geringer Menge durch die Düse 4 einspritzt.
Der Gasumlauf kann durch Anwendung von Luftdruck an dem Rohr 3 oder vorzugsweise
durch Ausübung der Saugkraft an dem Rohr 5 erzeugt werden. Diese letztere wird in
besonderem Anwendungsfall der Vorrichtung für Gasmotoren durch den Saughub des Kolbens
ausgeübt, und .zwar derart, daß der Motor zunächst durch Petroleum angelassen wird,
bis in dem Gaserzeuger der Betrieb eingesetzt hat, wonach der Motorvergaser abgeschaltet
und der Motor lediglich mit dem Generatorgas betrieben wird.
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Aus der Untersuchung der Temperaturen der Wandungen des Gaserzeugers
bei der Aufwärts- und bei der Betriebsperiode geht hervor, daß, sobald die beständige
Betriebsphase erreicht worden ist, eine Glühzone entsteht, welche annähernd der
mit 6 bezeichneten isothermischen Kurve von etwa 130o° C entspricht, wobei der heißeste
Teil der Reaktionszone, in welchem hauptsächlich die Verbrennung des Brennstoffes
vor sich geht, mit 7 bezeichnet ist und die KurveS diejenige innere Zone begrenzt,
an welcher noch keine Verbrennung vor sich geht. Vergasungszonen von gleicher Temperatur
werden durch die Isothermen 9, 1 0, 11, 12 begrenzt. Die eigentliche
Glühzone
6 ändert sich wahrscheinlich in ihrem Volumen von Zeit zu Zeit, und zwar in Übereinstimmung
mit dem Motorbedarf und der Geschwindigkeit der.Luftzuführung. Erreichen die Wasserfäden
diese Zone 6, so läßt sich annehmen, daß die zugeführte Wassermenge in dreifacher
Weise ausgenutztwird. Ein erster Teil dient dazu, um die Reaktionszone zu speisen
und ihre allmähliche Ausbreitung zu ermöglichen. Ein weiterer Teil des Wassers wird
sofort in Dampf verwandelt, welcher sich nach allen Richtungen von der Reaktionszone
nach außen nach Art von Verpuffungen ausbreitet. Dieser Wasserdampf kühlt die Oberfläche
der Glühzone ab und verhütet, daß in der umgebenden Atmosphäre des Wasserdampfes
Kondensationsverluste eintreten. Der dritte und der größte Teil des zugeführten
Wassers gelangt in den schüsselförmigen Bodenteil, in welchem eine bestimmte Wassermenge
dauernd verdampft wird und die Unterseite der Glühzone abkühlt. Ein verhältnismäßig
kühler Teil der Wasserdampfströmung befindet sich daher zwischen dem Rande der Zone
6 und der rechten Wandung der Kammer, so daß selbst in dem untersten Teil der Kammer
die Temperatur der Wandung den schädlichen Wert nicht übersteigt und eine feuerfeste
Ziegelbekleidung entbehrlich ist. Die Temperatur in dem mittleren Teil der Deckplatte
unterhalb des Verschlusses 2 ist dagegen heißer als diejenige der anderen Teile
der Deckplatte, während die Temperatur der linken Wandung der Kammer den heißesten
Punkt in einem Abstand von etwa % bis % von der Deckplatte aufweist. Die Temperatur
der linken Wandung oberhalb des Abflußrohres 5 ist nur gering, so daß das Rohr kühl
bleibt.
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Unter der Saugwirkung der Brennkraftmaschine kann die Luft zu dem
Einlaßrohr 3 bei Atmosphärendruck zugelassen werden, zu welchem Zweck das Ende des
Rohres offen gelassen wird. Der Durchmesser des Einlaßrohres 3 ist jedoch derart
bemessen, daß die Luft mit wesentlicher Geschwindigkeit eintritt und ein verstärkter
Zug in der Glühzone entsteht.
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Als eine Regel für die zugeführte Wassermenge, nachdem der Boden überflutet
worden ist, kann die Menge von i bis 1,5 kg Wasser für je i kg Holzkohle dienen.
Eine praktisch ausgeführte Anlage liefert zufriedenstellende Resultate mit einer
zylindrischen Kammer von 9o cm Höhe und 52 cm Durchmesser, während das Einlaß- und
Auslaßrohr einen Durchmesser von 2,5 bis 5 cm aufweisen. Durch diesen Gaserzeuger
kann ein Vierzylindermotor für Kraftfahrzeuge betrieben werden, der eine Leistung
von io bis 2o PS mit i ioo Touren in der Minute besitzt. Der Motor braucht nur so
weit geändert zu werden, daß der Kompressi6nsgräd 6 : i beträgt.
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Bei einer anderen Anlage ist die zylindrische Kammer 18ö cm- Boch'
ünd 67 cm im Durchmesser, während das Einlaß- und das Auslaßrohr_ einen Durchmesser
von 5 cm oder 7 cm besitzen. Wird diese Anlage mit einem Vierzylindermotor von 75
PS und 55o Touren verbunden, so beträgt der Verbrauch von Wasser etwa 32 kg Wasser
in der Stunde. Bei Verwendung für eine Einzylindermaschine mit 8 PS und 35o Touren
in der Minute beträgt die stündlich verbrauchte Wassermenge etwa 5 kg, wobei die
einzig benötigte Einstellung außer der Regelung der Sprühdüse nur in der Änderung
des Betrages besteht, in welchem das Auslaßrohr 5 in die Kammer eindringt. Diese
Einstellung erfolgt gewöhnlich jeweils für einzelne Motoren, derenKraftleistung
sich um io PS oder mehr voneinander unterscheidet. Bei dieser Anlage befindet sich
das Einlaßrohr 3 in einem Abstand von etwa 7 cm oberhalb des Kammerbodens.
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Durch Regeln des Wasserzuflusses und des Betrages des Eindringens
des Auslaßrohres 5 in die Kammer kann eine sehr empfindliche Steuerung der Leistung
des Gaserzeugers erreicht werden, indem eine verhältnismäßig geringe axiale Verschiebung
des Auslaßrohres 5 genügt, um eine sehr wesentliche Änderung in der Leistung hervorzurufen.
Nach dieser Einregelung kann der Motor in üblicher Weise durch die Drosselklappe
gesteuert werden. Zweckmäßig ist die Rohrleitung zwischen dem Auslaßrohr 5 und dem
Motor so kurz wie möglich ausgebildet.
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Die Erfindung ist nicht auf die Benutzung von festen Brennstoffen
beschränkt, sondern es können auch flüssige Brennstoffe benutzt werden, und zwar
in der Weise, daß der flüssige Brennstoff entweder getrennt eingespritzt oder durch
das Lufteinlaßrohr zugeführt wird. Die Glühzone wird in solchem Falle dadurch örtlich
begrenzt, daß man eine Masse von festen Stoffen, z. B. Ziegelbrocken, an dem Auslaßende
des Einlaßrohres 3 vorsieht.
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In einigen Fällen, wenn ein Gaserzeuger von bestimmtem Inhalt mit
einer Überlastung betrieben werden soll, ist das Vorsehen einer zusätzlichen Wasserzuführungsdüse
empfehlenswert, um den Dampfgehalt im Vergasungsraum zu erhöhen, da unter der Überlastung
die Gase in dem Auslaßrohr sonst bei einerTemperatur abgeleitet werden, die höher
ist, als dies den günstigen Arbeitsbedingungen entspricht. Das zusätzliche Wasser
kann durch eine Düse zugeführt werden, welche sich oberhalb des Einlaßrohres befindet,
so daß ein Wasserstrahl auf die Spitze der Glühzone gerichtet wird.