DE594766C - Ofen, Kochherd u. dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ofen, Kochherd u. dgl. mit durch flüssigen Brennstoff, ζ. Β. Öl, gespeisten Vergasungsbrennern. Derartige Öfen müssen lange Zeit hindurch, und zwar unter Umständen viele Jahre lang, ohne Wartung einwandfrei arbeiten; andernfalls sind sie praktisch unbrauchbar. Es hat sich nun herausgestellt, daß die Zufuhr des flüssigen Brennstoffs sehr leicht und nach verhältnismäßig kurzer Betriebsdauer durch Rückstände behindert wird, die sich nahe der zur Einführung des flüssigen Brennstoffs in den Vergaser dienenden Düse bilden und sehr rasch derart anwachsen, daß die Brennstoffzufuhr unterbrochen wird. Diese Erscheinung ist folgendermaßen zu erklären :

Die Brennstoffdüse selbst muß auf einer verhältnismäßig niedrigen, bei etwa 200⁰ C

ao liegenden Temperatur gehalten werden; denn bei stärkerer Erwärmung würden die leicht flüchtigen Kohlenwasserstoffe des Brennstoffs verdunsten, die schwereren, wie z. B. Teer, dagegen allein zurückbleiben. Diese schweren

as Kohlenwasserstoffe würden aber sehr bald zu einer Verstopfung der Brennstoffdüse führen. Der Vergaser selbst dagegen bzw. die Kammerwandung, auf die der Brennstoff auftrifft, um an dieser Stelle vergast zu werden, muß eine erheblich höhere Temperatur (etwa 500⁰ C) aufweisen. Allerdings darf diese Vergasertemperatur die Cracktemperatur des betreffenden Brennstoffs nicht erreichen, da

andernfalls unerwünschte Ruß- und Koksbildungen entstehen. Jedenfalls bedingen die genannten Betriebsvoraussetzungen einen starken Temperaturunterschied (von etwa 200 ° C auf etwa 500 ° C) auf der kurzen Strecke zwischen der Düsenmündung und der heißen Vergaserwandung. .

An der Wandung der die Düse mit dem eigentlichen Vergasungsraum verbindenden Kammer muß also an einer Stelle oder in einer Zone eine Temperatur von etwa 300° bis 400 ° C vorhanden sein, die nun die Ursache für folgende unerwünschte Erscheinung ist.

Während des Betriebes steigen Abdämpfe auf und dringen auch in den die Düsenmündung umgebenden Teil des Vergasers bzw. in die die Düse mit dem Vergaser verbindende Kammer ein, wo sie mit den etwa 300 ° bis 400⁰ C heißen Wandungsteilen in Berührung kommen. Zunächst wird die Temperaturzone von etwa 400" C erreicht, in der die schweren Kohlenwasserstoffe des vergasten Brennstoffs kondensieren, sich an der Kammerwandung niederschlagen und durch Trockendestillation zu Koksrückständen umgewandelt werden, die fest an der Kammerwandung anhaften und dort einen Koksring bilden, der sehr rasch immer dicker wird und schließlich den ganzen Kammerquerschnitt überbrückt. Die Entstehung dieser Trennwand wird noch dadurch beschleunigt, daß die leichteren Kohlenwasserstoffe

erst oberhalb der 400 ^s-Zone, also bei etwa 350⁰ bis 300° kondensieren und dann an der Kammerwandung herunterfließen, wo sie auf den schon erwähnten Koksring treffen und dazu beitragen, daß sich dieser Ring sehr rasch zu einer vollständigen Trennwand schließt, die dann ein Eindringen von flüssigem Brennstoff in den Vergaser unmöglich macht. Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß eine solche schädliche Trennwand schon in der außerordentlich kurzen Zeit von etwa 2 bis 3 Wochen gebildet sein kanu.

Erfindungsgemäß wird der geschilderte Übelstand dadurch behoben, daß zusammen mit dem durch die Düse eingeführten Brennstoff ein nicht brennbares Gas in die Kammer eingeleitet wird, das bei den in der Vergaserkammer herrschenden Temperaturen nicht kondensiert. Erfindungsgemäß wird als nicht brennbares und nicht kondensierbares Gas ein Teil der Abgase des Ofens o. dgl. dem Vergaserraum zugeführt. Dieses Schutzgas verhindert das Aufsteigen des Brennstoffgases bzw. der Brennstoffdämpfe und damit auch die Berührung dieser Gase bzw. Dämpfe mit der Kammerwandung in der obenerwähnten gefährlichen Temperaturzone.

Das Zusatzgas bewirkt ferner eine gewisse \^rerdünnung der Brennstoffdämpfe, wodurch einerseits Frühzündungen im Vergaser vermieden werden, andererseits eine bessere, d. h. gleichmäßigere Durchmischung der Dämpfe erzielt'wird.

Erfindungsgemäß wird gegebenenfalls Sauerstoff oder Frischluft in den Vergaserraum eingeleitet, und zwar vorteilhaft zusammen mit dem Zusatzgas. Diese Sauerstoff- bzw. Frischluftmengen können infolge der Anwesenheit des Zusatzgases eine Vorverbrennung der ganzen Brenngasmenge nicht bewirken, haben aber andererseits den Vorteil, daß die Koksrückstände verbrennen, die sich trotz Einhaltung einer tiefer als die Craektemperatur liegenden Vergasungstemperatur in gewissem Umfange an der Vergasungsstelle der Vergaserwandung bilden. Um die eingangs erwähnte niedrige Temperatur (etwa 200 ° C) an der Düsenmündung aufrechtzuerhalten, ist' die Düse erfindungsgemäß gegenüber dem Vergaserraum wärmeisoliert angeordnet, was zweckmäßig in der Weise geschieht, daß die Düse in eine besondere, mit dem Vergaserraum in Verbindung stehende Kammer hineinragt. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung zweier Ausführungsformen eines nach der Erfindung ausgebildeten Dauerbrandkochherdes hervor.

Fig. ι zeigt den Kochherd in einem senkrechten Querschnitt.

Fig. 2 zeigt die den Gegenstand der Erfindung bildende Vorrichtung in größerem Maßstabe und schematisch im senkrechten Längsschnitt.

Fig. 3 zeigt eine Abänderungsform in der gleichen Darstellung wie Fig. 2.

Dem Kochherd wird aus einem nicht dargestellten Vorratsbehälter in regelbaren Mengen flüssiger Brennstoff, z. B. Öl, durch die Rohrleitung 1 eingeführt, die in den Vergaser 2 einmündet.

Um den Vergaser auf der für die Vergasung des Brennöls erforderlichen hohen Temperatur zu halten, steht er in gut wärmeleitender Verbindung mit dem zweckmäßig von einem Gußeisenblock gebildeten Wärmespeicher 3 des Kochherdes. Hinter dem Vergaser 2 ist eine Mischvorrichtung 4 angeordnet, in die einerseits der vergaste Brennstoff, andererseits durch eine Rohrleitung 5 Luft strömt, die gegebenenfalls vorgewärmt ist. Das entstandene Brennstoff-Luft-Gemisch gelangt dann durch die Rohrleitung 6 zum Brenner 7, wo die Verbrennung stattfindet. Die Heizflammen schlagen in dem Feuerrohrs empor, das die ihm übermittelte Wärme an den Wärmespeicher 3 abgibt. Aus dem Feuerrohr 8 ziehen die Verbrennungsgase durch den Abgaskanal 9 ab und werden dem Schornstein 10 zugeführt.

Der Wärmespeicher 3 steht mit denjenigen Teilen des Herdes in wärmeleitender Verbindung,, welche ihre Wärme für Koch- und Heizzwecke abgeben sollen. Die obere Fläche 11 des Wärmespeichers 3 ist als Kochplatte ausgebildet, die bei Nichtgebrauch des Kochherdes mit einer wärmeisolierenden Schutzhaube 12 bedeckt ist.

Von dem Abgasrohro, ist eine Leitung 13 abgezweigt, die über einen Kühler 14 mit einem Rohr 15 in Verbindung steht, das in den Vergaser 2 einmündet.

Die beschriebenen Teile des Kochherdes sind in Fig. 2 in größerem Maßstabe schematisch veranschaulicht. Bei dieser Ausführungsform ist die Mischvorrichtung4 als Injektor ausgebildet. Der Injektorspalt 20 stellt die Verbindung zwischen dem Luftzuführungsrohr 5 und dem Vergaser 2 her. An Stelle des einen Injektors 4 können auch mehrere parallel geschaltete Injektoren Verwendung finden, wenn eine vollständige Mischung des Brennstoffs mit der Verbrennungsluft erzielt werden soll.

Das Rohr 6, durch welches das Brennstoff-Luft-Gemisch von der Mischvorrichtung 4 zum Brenner 7 geführt wird, ist gut wärmeleitend einerseits an die Mischvorrichtung 4, andererseits an den Brenner 7 angeschlossen, über dem sich ein Rost 27 befindet. Zwischen dem Brenner 7 und dem Wärmespeicher 3

ist ein die Wärmeübertragung verhindernder Isolierring 28 aus Asbest oder einem anderen wärmeisolierenden Baustoff vorgesehen.

Das Brennstoffzuführungsrohr r ragt mit einer Düse 170. dgl. nicht unmittelbar in den Vergaserraum 2, sondern in eine auf den Vergaser aufgesetzte Kammer bzw. Haube 24 hinein. In diese Haube mündet auch das Abgaszuführungsrohr 15.

to Die Kühlvorrichtung 14 ist bei dieser Ausführungsform als Wasserkühler ausgebildet. Das Kühlwasser gelangt durch ein Rohr 21 in einen Kühlmantel 22, aus dem das warme Kühlwasser durch das Rohr 23 wieder abfließt, nachdem es die Abgase gekühlt hat. Die Abgase werden dem Kühler durch eine Leitung 13 zugeführt und verlassen den Kühler durch das Rohr 15. An diese Rohrleitungen 13, 15 bzw. an den Innenraum der Kühiao vorrichtung ist eine Leitung 26 angeschlossen, die zur Zuführung von Frischluft dient.

Die Wirkungsweise des beschriebenen Dauerbrandkochherdes ist folgende:

Der Brennstoff gelangt durch das Rohr 1 zum Vergaser 2. Das düsenartige Mundstück 17 des Rohres 1 sorgt dafür, daß der Brennstoff auf die gegenüberliegende untere Fläche des Vergasers trifft. An dieser Stelle iS vergast der Brennstoff in dem Augenblick des Auftreffens und wird dabei hocherhitzt, da der Vergaser mit dem Flansch ig wärmeleitend an die heißeste Stelle des Wärmespeichers 3 in unmittelbarer Nähe des Brenners 7 angeschlossen ist. Infolge dieser hohen, die Cracktemperatur des Brennstoffs jedoch nicht erreichenden Temperatur von etwa 500 ° C werden auch die schwerflüchtigen oder teerhaltigen Teile des Brennstoffs vergast. Das düsenartige Mundstück 17 hat infolge seiner vor übermäßiger Erwärmung geschützten Lage eine niedrigere, etwa nur 200° C betragende Temperatur als der Vergaser. An der heißen Vergaserfläche 18 sammeln sich in geringen Mengen koksartige Rückstände des Brennstoffs an und bilden hier eine kleine Erhöhung, deren weiteres Anwachsen dadurch verhindert wird, daß durch das Rohr 26 (Fig. 2) Frischluft oder Sauerstoff eintritt und zusammen mit den durch die Leitungen 13, 15 eingeführten Abgasen in den Vergaser gelangt. Die Frischluft ermöglicht eine Verbrennung dieses Brennstoffrückstandes, so daß eine Verstopfung des Vergasers nicht eintreten, kann.

Würde kein Abgas oder an dessen Stelle ein anderes, nicht brennbares und nicht kondensierbares Gas in die Düsenkammer 24 eingeleitet, so wäre das Eindringen von Brenngas in die Kammer 24 und damit die Bildung von Koksrückständen an der Innenwandung der Kammer 24 unvermeidlich.

Diese Wandung besitzt nämlich eine Temperatur, die zwischen- der verhältnismäßig niedrigen, etwa 2oo° C betragenden Temperatur der Düse sowie der im Vergaser 2 herrschenden hohen Temperatur von etwa 500⁰C liegt und bei der die aus dem Vergaserraum 2 aufsteigenden Brenngase bzw. -dämpfe zu Koksrückständen kondensieren würden, wie dies eingangs ausführlich dargelegt ist. Derartige Koksrückstände wachsen sehr rasch an und wurden nach kurzer Zeit den vollen Querschnitt der Kammer 24 überbrücken, so daß das Eintreten von Brennstoff in den eigentlichen Ve.rgasungsraum 2 unmöglich wäre.

Infolge der durch die Abgase verursachten Verdünnung des Brenngases erhöht sich überdies dessen Entzündungstemperatur, so daß das Gas in der vom Vergaser 2 getrennten Mischvorrichtung 4 ohne Gefahr einer Vorzündung mit der durch die Rohrleitung 5 zuströmenden Frischluft vermengt werden kann.

Bei kontinuierlich brennenden öfen oder Herden kann die Zuführung von Verbrennungsluft ferner so geregelt werden, daß die Verbrennung ohne nennenswerten Sauerstoffüberschuß vor sich geht, so daß nicht die Gefahr besteht, daß die Abgase eine für die Entstehung von Vorzündungen im Vergaser ausreichende Menge Sauerstoff enthalten. In dem Kühler 14 werden die Abgase gekühlt, so daß ihr spezifisches Gewicht hinreichend groß wird und sie unter der Wirkung des im Ofen herrschenden Zuges zum Vergaser gelangen können. Durch die Aufwärtsbe^vegung der Verbrennungsgase im Feuerrohr 8 entsteht in der Rohrleitung 6 ein Unterdruck, so daß durch das Rohr S Frischluft angesaugt wird und zu der Mischvorrichtung 4 strömt. Durch die Injektorwirkung dieser Mischvorrichtung wird gleichzeitig der im Vergaser 2 vergaste Brennstoff in den Injektorspalt 20 hineingesaugt und mit der Frischluft innig vermischt.

Infolge der Wärme gut leitenden Verbindung zwischen dem Rohr 6 und der Mischvorrichtung 4 einerseits sowie dem Brenner 7 andererseits wird im Innern des Rohres 6 eine so hohe Temperatur aufrechterhalten, daß sich in diesem Rohr keine Gasteilchen kon- no densieren können. Um auch innerhalb des Rohres 6 noch die Vermischung des Brenn-. stoffgases mit der Verbrennungsluft zu fördern, kann durch Einbau von Zwischenwänden diemjBrennstoff-Luf t- Gemisch ein labyrinthartiger Weg vorgeschrieben werden.

Die Ableitung von Wärme aus dem Brenner 7 zum Rohr 6 ist auch noch deshalb von Vorteil, weil hierdurch unterhalb des Rostes 27 keine so hohe Temperatur entstehen kann, daß, sich das Brennstoff-Luft-Gemisch bereits vor dem Brenner selbst entzündet.

Während bei der Ausführungsform nach Fig. 2 der Unterdruck im Feuerrohr S ausgenutzt wird, um Abgase auszusaugen sowie Brennstoffgas aus dem Vergaser 2 in die Mischvorrichtung 4 einströmen zu lassen, wird bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ein geringer Überdruck der Abgase ausgenutzt. In dem Abgaskanal 9 ist zu diesem Zweck hinter der Abzweigungsstelle des Rohres 13 eine Drosselvorrichtung 29 angeordnet. Infolgedessen entsteht in der Nähe der Abzweigung des Rohres 13 ein geringer Überdruck im Abgaskanal, so daß die Abgase durch das Rohr. 13 über den Kühler 14 und durch das Rohr 15 zum Vergaser 2 gedrückt werden. Bei dieser Ausführungsform wird der Kühler 14 mittels Luft gekühlt.

Da die dem Vergaser zugeführten Abgase unter einem geringen Überdruck stehen, herrscht bei dieser Ausführungsform auch im Vergaser 2 ein geringer überdruck, der jedoch genügt, um den vergasten Brennstoff in die Mischvorrichtung 4 hineinzudrücken. In diesem Fall braucht die Mischvorrichtung 4 nicht als Injektor ausgebildet zu sein, weil die Frischluft infolge des im Rohr 6 herrschenden Unterdruckes durch das Rohr 5 hindurch angesaugt wird. Trotzdem kann natürlich die Mischvorrichtung genau wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2 als Injektor ausgebildet sein; es kann aber auch die aus Fig. 3 ersichtliche labyrinthförmige Ausgestaltung der Vorrichtung angewendet werden.

Da im Kühler 14 ein Überdruck herrscht, kann bei der Ausführungsform nach Fig. 3 keine Frischluft in den Kühler bzw. in die Rohrleitungen 13, 15 geleitet werden. Infolgedessen wird der Kochherd zweckmäßig mit Luftüberschuß betrieben; in diesem Falle ist bereits in den Abgasen Luft bzw. Sauerstoff enthalten, und zwar in einer Menge, die genügt, um die an der Stelle 18 des Vergasers angesammelten. Koksrückstände zu verbrennen.

Claims (10)

1. Patentansprüche:

   i. Ofen, Kochherd u. dgl. mit durch flüssigen Brennstoff, z. B. Öl, gespeisten Vergasungsbrennern, dadurch gekennzeichnet, daß der z. B. durch eine Düse (17) in eine Vergaserkammer (2) eingeführte und in ihr durch Berührung mit der heißen Kammerwandung vergaste flüssige Brennstoff zusammen mit einem nicht brennbaren Gas in die Kammer eingeleitet wird, das bei den in der Vergaserkammer herrschenden Temperaturen nicht kondensiert.
2. 2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzuführungsdüse (17) wärmeisoliert in der Wandung der Vergaserkammer (2) angeordnet ist.
3. 3. Ofen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzuführungsdüse (17) in eine besondere, mit dem \⁷ergaserraum (2) in Verbindung stehende Kammer (24) hineinragt.
4. 4. Ofen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Vergaserraum (2) zwecks Verbrennung der sich dort bildenden Ölrückstände Sauerstoff oder Frischluft in geringer Menge' einführbar ist.
5. 5· Ofen nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Vergaserraum (2) als nicht brennbares und nicht kondensierbares Gas ein Teil der Abgase des Ofens einführbar ist.
6. 6. Ofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergaserraum (2) durch eine Leitung (13, 15) mit dem Abzugskanal (9) für die Verbrennungsgase verbunden ist, durch den dem vergasten Brennstoff ein Teil der Abgase des Ofens zugeleitet wird.
7. 7. Ofen nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindungsleitung (13, 15) zwischen dem Vergaserraum (2) und dem Abzugskanal (9) für die Verbrennuugsgase ein Kühler (14) eingeschaltet äst.
8. 8. Ofen nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Abzugskanal (9) für die Verbrennungsgase hinter der Abzweigung der zum Vergaserraum (2) führenden Rohrleitung (13, 15) ein Drosselorgan (29) vorgesehen ist, so daß ein Teil der Abgase in den Vergaserraum gedruckt wird.
9. 9. Ofen nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer an den Vergaserraum (2) angeschlossenen, als Injektor ausgebildeten Vorrichtung (20) zum Vermischen des vergasten Brennstoffs mit der zur Verbrennung erforderlichen Frischluft in dem \^rergaser ein Unterdruck erzeugt wird, durch den ein Teil der Abgase aus dem Abzugskanal (9) in den Vergaser gesaugt wird.
10. 10. Ofen nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergaser

    (2) in wärmeleitender Verbindung mit den ΛΌΐη Brenner (7) hocherhitzten Teilen

    (3) des Ofens o. dgl. steht.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen