DE60316206T2

DE60316206T2 - Gleichstromflussgaserzeuger

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Publication number: DE60316206T2
Application number: DE60316206T
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-01-18
Filing date: 2003-01-17
Publication date: 2008-06-05
Anticipated expiration: 2023-01-18
Also published as: EP1329494A2; EP1329494A3; DE60316206D1; EP1329494B1; ATE373068T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gleichstromflussgaserzeuger gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zum besseren Verständnis der Idee der vorliegenden Erfindung sind einige generelle Vorbemerkungen über die Vergasung zu betrachten.
Verschiedene Funktionsprinzipien von Gaserzeugern sind aus der Praxis bekannt und sind in der Patentliteratur beschrieben; unter den wichtigsten von diesen finden sich jene, die auf den Prinzipien der Vergasung im Gleichstrom oder im Gegenstrom beruhen. In den Gaserzeugern, in denen sich das erzeugte Gas in der dem Transport des frischen Brennmaterials entgegengesetzten Richtung bewegt. Diese Art von Gaserzeugern zeigt folgende Vorteile und Nachteile:

• Vorteile: Relativ niedere Temperatur, reduzierter Gehalt an feinem verkohltem Staub sowie geringere Erzeugungskosten des Gases.
• Nachteile: höhere Gehalte von Teer, Dioxinen und Furanen im Gas, und daher höhere Kosten für die Anlage und für deren Reinigung, sowie Risiken von Umweltverschmutzungen.

In den Gaserzeugern mit Gleichstrom bewegt sich das erzeugte Gas in der gleichen Richtung wie das frische Brennmaterial. Diese Art von Gaserzeugern zeigt folgende Vorteile und Nachteile:

• Vorteile: bei gut ausgelegtem Gaserzeuger enthält das erzeugte Gas praktisch keine Teere, Dioxine und Furane, und die Reinigung des erzeugten Gases ist viel einfacher und weniger schwierig als für die Behandlung des Gases aus Gaserzeugern mit Gegenstrom, wobei diese Behandlung zur Verringerung der schädlichen Umwelteinflüsse erforderlich ist.
• Nachteile: Die Abmessungen solcher Gaserzeuger sind begrenzt und erlauben keine Realisierung von Gaserzeugern sehr hoher Leistung. Die Herstellkosten sind höher und der Gehalt an verkohltem Staub ist ebenfalls grösser.

Die Erfahrungen mit Gaserzeugern nach dem Gleichstromprinzip zeigte, dass von diesen die Gaserzeuger mit einer einzigen Brennzone, auch Brennkammer genannt, die leistungsfähigsten sind, wobei die kreisrunde Brennkammer als eine Verengung der Brennmaterial-Speisekammer ausgebildet ist, in der sich das Brennmaterial dank der Schwerkraft von oben nach unten bewegt (wobei es sich genauigkeitshalber um Gaserzeuger vom Typ IMBERT handelt, die in den 1940er Jahren auf Fahrzeugen eingebaut wurden und mit Holz betrieben wurden), und erlaubte sodann die Bestätigung eines wichtigen Prinzips, nämlich dass Vergasung nach dem Gleichstromprinzip die Erzeugung eines Gases sicherstellt, in welchem keine Teere, Dioxine und Furane enthalten sind, jedoch nur unter der Bedingung, dass ein bestimmtes Verhältnis zwischen der Oberfläche der Brennkammer und der Granulometrie (Körnung) des Brennmaterials eingehalten wird.
Dies bedeutet, dass die Abmessungen der Brennkammer an die durchschnittliche Körnung des zu vergasenden Brennmaterials angepasst sein müssen. Materialien mit kleiner Körnung, wie beispielsweise zur Grünabfälle, Haushaltkehricht oder Industrieabfälle, die zur Vergasung vorbereitet sind (getrocknet, zerkleinert, homogenisiert, um ein Brennmaterial mit gleichmässigen Eigenschaften zu erhalten), erfordern gemäss der oben genannten Bedingung daher, dass die Abmessungen der Brennkammer ebenfalls begrenzt sind, so dass die Leistung eines solchen Gaserzeugers begrenzt ist.
Die wissenschaftliche Begründung der Bedeutung der oben genannten Regel ist darin zu sehen, die Bedeutung der obenerwähnten Regel darin zu suchen ist, dass bei zu grossem Querschnitt im Verhältnis zur durchschnittlichen Körnung des Brennmaterials, praktisch nicht sichergestellt werden kann, dass alles Brennmaterial auf eine genügend hohe Temperatur gebracht wird, um das "Cracking" der Teere, Dioxine und Furane sicherzustellen, welche das Gas dann mitschleppt.
Aus diesen Gründen ist deshalb schon die Realisierung eines Gaserzeugers vorgeschlagen worden, dessen Brennkammer ringförmig ausgebildet ist, die mit primärer Verbrennungsluft sowohl von innen als auch von aussen her versorgt wird.
Diese Konstruktion ist im erteilten Patent EP-0565935 beschrieben. Dieser Konstruktion haftet noch der Nachteil an, dass zur Realisierung von Gaserzeugeranlagen grosser Leistung die einzige Möglichkeit darin besteht, den Durchmesser der ringförmigen Brennkammer bzw. des Brennraums zu vergrössern, aber diese Möglichkeit stösst offensichtlich an klare Grenzen, ganz einfach deshalb, weil notwendigerweise ein enger Brennraum geschaffen werden muss, in dessen Innerem sich eine endlose Förderschraube zur Einspeisung des drehen muss, die das Material von unten nach oben stösst. In einer solchen Konstruktion ist bei einem Durchmesser des Brennraums von über einem Meter praktisch nicht mehr sicherzustellen, dass die Speisung über den ganzen Umfang des Brennraums konstant und gleichmässig erfolgt. Dann bilden sich in der "röhrenförmigen" Säule Unterschiede in der Speisungsrate mit höheren und tieferen Temperaturen aus, mit der zusätzlichen negativen Folge, dass sich im Brennmaterial, das den oberen Bereich der Vergasungskammer füllt, "bevorzugte Kanäle" für die Verbrennungsluft bilden. Dies alles führt dazu, wenn man solche Unregelmässigkeiten der Vergasung (mit Bildung schädlicher Gase) vermeiden will, bei der Realisierung der Gaserzeuger gemäss der EP-565'935 und gemäss praktischer Erfahrung sowie auch aus anderen Gründen, dass es notwendig ist, den Durchmesser des Brennraums relativ klein zu halten, was die Leistungskapazität des Gaserzeugers beträchtlich einschränkt.
Das Dokument US-A-4'987'115 beschreibt einen Gasgleichstrom-Gaserzeuger mit einer im Wesentlichen senkrecht angeordneten endlosen Speisungs-Förderschraube für das frische zu vergasende Material, die das zu vergasende Material von unten nach oben transportiert, und mit einer Vergasungskammer, die oberhalb des Brennraums angeordnet ist, wobei die primäre Verbrennungsluft von ausserhalb der kreisförmigen Begrenzung des Brennraums in dessen Inneres gelangt.
Das Dokument EP-A-0 565'935 beschreibt einen Gaserzeuger, der ein Material-Umwälzsystem für das Material umfasst, das den Brennraum und die Vergasungskammer bereits durchquert hat, jedoch nicht vollständig vergast wurde, und dieses Material ins frische zu vergasende Material zurückführt, damit es nochmals durch den Brennraum geht.
Das Dokument FR-A-2'520'375 beschreibt den modularen Zusammenbau verschiedener Gaserzeuger.
Die vorliegende Erfindung setzt sich zum Ziel, diese technologischen Nachteile der bekannten Gaserzeuger nach dem Gleichstromprinzip zu überwinden, damit Gaserzeuger mittlerer und hoher Leistung (In der Grössenordnung von mindestens 1 MWel) realisiert werden können, welche ein Gas erzeugen, das sicher keine Teere, Dioxine und Furane enthält, in konstanter Menge und von einer auf ideale Parameter bezogene Qualität, und welche unter anderem die Bedingungen schaffen für die Anwendung des Synthesegases zur Erzeugung elektrischer Energie mittels Verbrennungsmotoren.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ideale Bedingungen für die Herstellung von Gleichstrom-Gaserzeugern zu schaffen, deren Leistung je nach Bedarf variiert werden kann, indem Module von Elementen vorgesehen werden, die mechanisch angekoppelt und/oder je nach Bedarf in Betrieb genommen werden können.
Diese Ziele werden erreicht mit einem Gleichstrom-Gaserzeuger, der die kennzeichnenden Eigenschaften gemäss dem Anspruch 1 aufweist. Dank der Auslegung, dass der Brennraum von der gesamten Kreisfläche der Endlosschraube gebildet wird, die das Material von unten nach oben transportiert, wird das gesamte Material auf eine Temperatur von mindestens 1200°C gebracht, die erforderlich und hinreichend, um das "cracking" der Teere, usw., zu gewährleisten.
Weitere Vorteile der vorliegende Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen dargelegt, und die zum besseren Verständnis anhand von Ausführungsbeispielen illustriert sind.
Die vorliegende Erfindung ist im Folgenden anhand der beigefügten Abbildungen näher erklärt, welche einige Varianten der Anwendung des erfindungsgemässen Konzeptes zeigen.
Die Abbildungen zeigen in der:
1 Einen Schnitt durch einen Gaserzeuger gemäss der vorliegenden Erfindung, in welchem alle wesentlichen Elemente schematisch dargestellt sind.
2 Eine Schnittansicht eines Gaserzeugers in welchem vier erfindungsgemässe Gleichstrom-Gaserzeuger in zwei Modulen zusammengeschlossen sind, wodurch ein Gaserzeuger-Apparat gebildet wird, der schematisch dargestellt ist.
3 Den Gaserzeuger-Apparat gemäss der 2 in einem Schnitt senkrecht zu jenem in der 2, durch die Rotationsachse der eines der dargestellten Gaserzeuger, in schematischer Darstellung.
4 Einen schematischen Schnitt etwas oberhalb des Brennraums jedes der beiden Gaserzeuger, von oben gesehen, durch den Gaserzeuger-Apparat gemäss den 2 und 3
5 Einen Schnitt ähnlich jenem der 2 einer Variante des Gaserzeuger-Apparates, in welchem zwei erfindungsgemässe zusammengeschlos sene Gaserzeuger gegeneinander geneigt angeordnet sind, so dass sie eine V-Form bilden.
In der 1 sind alle wesentlichen Elemente schematisch dargestellt, aus denen ein erfindungsgemässer Gleichstrom-Gaserzeuger besteht.
Mit 1 ist in dieser Abbildung eine endlose Förderschraube für das frische Brennmaterial gezeigt. Sie transportiert das Material, das aus einem Speiseschacht (besser sichtbar in der 3) kommt, und fördert es zu den Schraubengängen einer senkrecht angeordneten endlosen Förderschraube 2, die das Material von unten nach oben transportiert. Die endlose Schraube 2 ist selbstverständlich in einem zylindrischen Gehäuse 3 untergebracht und allenfalls mit allen dem Fachmann auf dem Gebiet bekannten Elementen versehen, die den korrekten Transport des Materials von unten nach oben begünstigen.
Die Antriebswelle 4 der Förderschraube 2 kann hohl ausgebildet sein, wie dies in der 1 gezeigt ist, wofür der Grund später zu erläutern ist. Die Welle 4 der Förderschraube 2 wird durch ein Ritzel 5 und ein Schraubenzahnrad 6 angetrieben. Die Förderschraube 1 für die Materialeinspeisung, das zylindrische Gehäuse 3, die Welle 4 der senkrecht angeordneten Förderschraube 2, ebenso wie die Antriebszahnräder 5 und 6, sind in einem Gestell 7 gelagert bzw. befestigt, das mit den erforderlichen Lager- und Befestigungsstellen versehen ist, wie im Fall der drehbaren Wellen mit Kugellagern für Längs- bzw. Drehbewegungen.
Im oberen Teil der senkrecht angeordneten Welle 2 ist ein Brennraum kreisrund und ohne jedes störende Element gemäss der vorliegenden Erfindung ausgebildet, wobei das gesamte Brennmaterial als volle Scheibe durch diesen Bereich in eine Brennzone durchtreten muss, wo es auf eine Temperatur von mindestens 1200 °C gebracht und über eine genügende Zeitspanne darauf gehalten wird. Damit diese Voraussetzung über den ganzen Querschnitt des Brennraums erfüllt ist, muss die Verbrennungsluft über den ganzen, also scheibenförmigen Querschnitt des Brennraums regelmässig einge bracht werden, das heisst durch die kreisrunde Aussenseite, also durch die Aussenwand, oder von der Unterseite des Querschnitts des Brennraums, oder auch mit einer Kombination der beiden Möglichkeiten, was als mögliche Variante zu betrachten ist.
Zum Zuführen der Verbrennungsluft zur Aussenseite der kreisrunden des Brennraums kann vorgesehen werden, wie dies in der 1 in einem möglichen Ausführungsbeispiel dargestellt ist, dass die Aussenluft mittels eines Gebläses (nicht gezeigt) und eines Zufuhrrohrs 8 in eine Kammer 9 gebracht wird, die den oberen Rand des Gehäuses 2 über dem höchsten Punkt der Schraubenblätter der vertikal angeordneten Förderschraube 2 umgibt, wo das Brennmaterial eine kompakte Säule bildet. Wenn der Durchmesser der vertikal angeordneten Förderschraube 2 eine bestimmte Grösse nicht überschreitet, die hauptsächlich von der durchschnittlichen Körnung des zu vergasenden Materials abhängt, damit der Gaserzeuger gemäss der vorliegenden Erfindung optimal funktioniert, und die die für die Verbrennung von Holzschnitzeln mit Abmessungen im Zentimeterbereich, von 100 bis 200 mm oder mehr beträgt, kann die Zufuhr lediglich von der Aussenseite genügen, um die erforderliche und gleichmässige Verbrennung über die ganze Fläche des Brennraums sicherzustellen. Darüber hinaus ist gemäss der vorliegenden Erfindung ebenfalls eine Zufuhr von Verbrennungsluft im unteren Teil des Brennraumes vorgesehen, das heisst zur Mitte der unteren Seite der Scheibe, die den Brennraum füllt: Damit diese Variante der Zufuhr von Verbrennungsluft realisiert werden kann, genügt es, die Welle 4 der vertikal angeordneten Förderschraube hohl auszubilden, die, wie dies bereits in der 1 dargestellt ist, mit einer hohlen Welle versehen ist, die von unten her durch ein Zufuhrrohr 10 mit Verbrennungsluft gespeist wird, die durch die somit hohle Welle zieht, auf welcher das Antriebs-Schraubenrad 5 angeordnet ist.
Festzuhalten ist auch, dass wenn die Verhältnisse der Zufuhr von Verbrennungsluft besonders schwierig sind (beispielsweise wegen relativ kleiner Körnung des zu vergasenden Materials im Verhältnis zum Durchmesser des Brennraums bzw. der senkrecht angeordneten Förderschraube 2, oder auch wegen zu starker Zuspeisung von zu vergasendem Material, usw., ...) kann es sich als nützlich oder notwendig erweisen, Verbrennungsluft sowohl von der Aussenseite des Brennraums her zuzuführen, als auch von seinem unteren Teil her, also von seinem unteren Rand her und auch von seiner unteren zentralen Innenfläche her, mit Hilfe der Zufuhrrohre 8 und 10. Dabei ist wichtig, dass das Material den Brennraum als kompakte Säule durchquert, die in ihrer ganzen Masse auf eine Temperatur von über 1200°C aufgeheizt und genügend lange auf dieser Temperatur gehalten wird. Gemäss der vorliegenden Erfindung und gemäss dem bekannten Stand der Technik ist der Gaserzeuger durch eine Vergasungskammer 11 zu vervollständigen, die über dem Brennraum angeordnet ist, und deren Funktionsweise im Dokument EP-0565935 im Detail beschrieben ist, sowie mit einem Umwälzsystem 12 für das Material, das den Brennraum und die Vergasungskammer 11 bereits durchlaufen hat. Ein solches Umwälzsystem 12 zur Materialrückführung, das verschiedene Formen annehmen kann, und das im Folgenden hinsichtlich Aufbau und Funktion anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in der Beschreibung der in den 2 bis 5 dargestellten Varianten näher beschrieben wird, wobei diese Ausführungsform eine Rückführung des Materials in das frische Material erlaubt, das noch nicht vergast ist, damit es nochmals den Brennraum durchläuft.
In der 1 sind ferner einige Elemente zu erkennen, die für einen Gaserzeuger gemäss der vorliegenden Erfindung nicht unbedingt notwendig sind, sondern lediglich erwähnt seien. Dabei handelt es sich beispielsweise um einen elektrischen Widerstand 13, der dazu dient, die primäre Verbrennungsluft für das Anzünden des kalten Gaserzeugers aufzuheizen (wobei der Widerstand ausgeschaltet wird, sobald der Gaserzeuger normal funktioniert) sowie die Entspannungskammer 14, die mit dem Ausgangsrohr 15 versehen ist. In der Entspannungskammer 14 verringert sich die Durchgangsgeschwindigkeit des erzeugten Gases, und das Gas homogenisiert sich, bevor es durch das Ausgangsrohr 15 zu den Verbraucher-Apparaten geleitet wird (Boiler oder Motor, usw.,). Die Vergasungskammer 11, in deren Innerem aus verschiedenen bereits mehrfach genannten Gründen eine hohe Temperatur verlangt wird, ist mit einer Ummantelung 16 aus feuerfestem Keramikmaterial thermisch isoliert.
In der 1 ist ein einzelner Gaserzeuger dargestellt, der mit allen Elementen versehen ist, die für die Realisierung des Grundkonzeptes der vorliegenden Erfindung unbedingt erforderlich sind.
Seine Funktionsweise ist in allen Punkten jener ähnlich, die in der EP-0565935 detailliert beschrieben ist, und auf die Bezug genommen wird. Allerdings besteht ein grundsätzlicher Unterschied, auf dem die Vorteile der vorliegenden Erfindung gegenüber dem Stand der Technik beruhen: Während in der EP-0565935 der Brennraum ringförmig ausgebildet war, was alle in der Einleitung für diese Form des Brennraums aufgezählten Nachteile mit sich brachte, ist jene des Gaserzeugers gemäss der vorliegenden Erfindung von einem kreisrunden vollständigen Stück der senkrecht angeordneten Förderschraube 2 gebildet, und ihr Durchmesser, der in Funktion der durchschnittlichem Körnung des Materials gewählt wird, ist relativ klein und liegt im wesentlichen zwischen 100 und 200 und mehr mm. Unter Einhaltung dieser begrenzten Abmessungen liess sich in der praktischen Annwendung feststellen, dass ein solcher Gaserzeuger ohne weiteres Leistungen von 250 kWel und mehr erreicht. Werden mehrere solche Gaserzeuger zusammengeschlossen, wofür die idealen Voraussetzungen im Folgenden angegeben werden, können Gaserzeuger-Apparate für sehr hohe Leistungen realisiert werden (beispielsweise realisiert man beim Zusammenbau von 10 Gaserzeugern einen Gaserzeuger-Apparat von 2,5 MWel und mehr Leistungskapazität).
In den 2, 3 und 4 ist die Möglichkeit genau dargestellt, wie 4 Gaserzeuger zusammengeschlossen werden können, wobei bei dieser Gelegenheit erwähnt sei, dass zwei gegenseitig zusammengeschlossene Gaser zeuger, wie dies aus der Schnittansicht der 2 ersichtlich ist, ein ideales Grundmodul für solche zusammengeschlossene Gaserzeuger-Apparate bilden.
Der rechts in der Abbildung gezeigte Teil der 2 ist das genaue Spiegelbild des rechts abgebildeten Teils. Die in der 2 dargestellten Elemente sind also die genau gleichen wie die in der 1 dargestellten und sind daher nicht weiter beschrieben. Die Beschreibung richtet sich auf die neuen Aspekte aus, die sich aus der Kombination zweier Gaserzeuger ergeben, die als Grundelemente zusammengeschlossen werden und ein ideales Grundmodul für die Realisierung der Kombination zu vielfachen Gaserzeugern bilden. Der Vorteil der Kombination zweier zusammengeschlossener Gaserzeuger zum Bilden eines idealen Grundmodul ist darin zu sehen, dass die endlose Förderschraube 1 für das Einspeisen des Materials 1 und das Schraubenzahnrad 6 zum Antrieb der senkrecht angeordneten Speisewellen 2 und 2', die beide horizontal und untereinander parallel ausgerichtet sind, optimal zum Speisen der beiden zusammengeschlossenen Gaserzeuger dienen können, wodurch sich die Konstruktion des Apparates beträchtlich vereinfacht. Das Antriebssystem der Förderschrauben 2 und 2' umfasst in der Variante gemäss der 2 ein horizontales Schraubenzahnrad 6 und zwei Ritzel 5 und 5', die je auf den beiden Schraubenwellen 2 und 2' fest angebracht sind. Dabei ist übrigens selbstverständlich, dass dieses Antriebssystem der Förderschrauben 2 und 2' der zwei zusammengeschlossenen Gaserzeuger 5 und 5' lediglich eine von vielen Lösungsvarianten des Antriebsproblems darstellt, obschon die gezeigte Lösung als perfekt betrachtet werden kann. Andere Lösungen, wie beispielsweise die Verwendung von Kegelrädern oder Zahnriemen, usw., können ferner bei der Realisierung eines idealen Grundmoduls, das dem in der 2 gezeigten ähnlich ist, auch angewendet werden.
Dabei ist offensichtlich, dass beim Zusammenschliessen einer beliebigen Anzahl von idealen Grundmodulen wie das in der 2 gezeigte – wie dies beispielsweise in den 3 und 4 gezeigt ist, in welchen klar ersicht lich ist, dass zwei ideale Grundmodule zusammengeschlossen worden sind, um einen Gaserzeuger-Apparat zu bilden, der vier erfindungsgemässe Gaserzeuger umfasst – die Antriebselemente der senkrecht angeordneten aller zusammengeschlossenen Gaserzeuger von einem einzigen Drehantriebssystem angetrieben werden können, das heisst, im beschriebenen Fall, durch eine einziges horizontal ausgerichtete Schraubenradwelle, die sich als horizontale Welle längs der Symmetrieebene jedes der Gaserzeuger-Paare erstreckt, wobei diese Welle mit 6 bezeichnet ist, und bei jedem der Gaserzeuger-Paare mit einem Schraubenzahnrad versehen ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass auch die Förderschraube 1 für die Einspeisung des frischen Materials – analog zur beschriebenen Welle der Schraubenzahnräder 6 – in der vertikalen Symmetrieebene jedes der idealen Grundmodule, bestehend aus zwei zusammengeschlossenen Gaserzeugern, angeordnet ist und sich über die gesamte Länge des Gaserzeugerapparates erstreckt, um alle Gaserzeuger, die den Gaserzeuger-Apparat bilden, gemeinsam zu speisen.
Aus den 2 bis 4 ist eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Rückführungssystems 12, 12' für das Material, das den Brennraum und die Vergasungskammern 11, 11' bereits durchlaufen hat, ersichtlich. Ein solches System umfasst eine horizontal angeordnete endlose Ausstoss-Förderschraube 19, 19' für jeden der Gaserzeuger, die oberhalb der Vergasungskammern 11, 11' angeordnet ist bzw. zwischen den Vergasungskammern 11, 11' und der Entspannungskammer 14. Die endlose Ausstoss-Förderschraube 19, 19' jedes Gaserzeugers, deren Achse zur Achse der Speisungs-Förderschraube 1 senkrecht steht, stösst das pyrolysierte Material (Kohle) und/oder noch nicht vollständig vergastes Material aus der Vergasungskammer aus und führt es in den Wirkungsbereich der endlosen Förderschrauben 2 oder 2' zurück. Auf diese Weise wird das umzuwälzende Material mit dem frischen durch die Förderschraube 1 eingespeisten Material vermischt und durchläuft den Brennraum eines andern Gaserzeugers.
Des Weiteren ist in der 2 ein zusätzliches Detail dargestellt, das sich auf das Modul bezieht, das mit dem Zusammenschluss zweier Gaserzeuger entsteht, und welches zeigt, wie die primäre Verbrennungsluft, die durch das Rohr 10 strömt, vorgeheizt werden kann, wobei sie die genannte Förderschraube kühlt, bevor sie in den Wellen 4, 4' der genannten Gaserzeuger eintritt. Zu diesem Zweck wird die Luft durch ein Gebläse (nicht gezeigt) durch das Rohr 20 geblasen auf welchem die endlosen Entleerungs-Förderschrauben 19, 19' der beiden Gaserzeuger angeordnet sind, die zusammen das ideale Grundmodul bilden. Beim Durchgang durch das Rohr 20 wird die Verbrennungsluft durch Wärmeleitung aufgeheizt, nämlich durch das Gas, das zur Entspannungskammer 14 hin aufsteigt und über das Rohr 20 streicht. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die endlosen Förderschrauben 19, 19' der beiden zusammengeschlossenen Gaserzeuger, die ein ideales Grundmodul bilden, das umzuwälzende Material wie in den 2 und 3 gezeigt bewegen.
Gemäss einer weiteren, in der 4 gezeigten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, transportieren die horizontal angeordneten endlosen Förderschrauben 19, 19' der beiden zusammengeschlossenen Gaserzeuger, die zusammen ein ideales Grundmodul bilden, das rückzuführende Material bei normalem Drehsinn gegen die Mitte des Moduls in einen senkrechten Kanal, durch welchen das umzuwälzende Material zur Speisungs-Förderschraube 1 für das frische Material hinuntergelangt.
Gemäss einer zusätzlichen bevorzugten Ausführungsform der vorliegende Erfindung ist zudem vorgesehen, dass bei umgekehrtem Drehsinn der endlosen Entleerungs-Förderschrauben 19, 19' der beiden zusammengeschlossenen Gaserzeuger, die ein ideales Grundmodul (siehe die 2) bilden, diese beiden Förderschrauben das unbrennbare Material aus dem Vergasungsapparat ausstossen, wo es als Abfall abtransportiert wird. Dabei ist daran zu erinnern, dass jedes Brennmaterial Rückstände hinterlässt, in Form von Schlacken, Asche und Überresten unbrennbaren Materials, die unverän dert bleiben, selbst wenn das Material den Brennraum dank des Materialrückführungssystems mehrmals durchläuft, und die den Gaserzeuger verstopfen könnten. Dieses Material wird beim obern Teil der Vergasungskammern 11, 11' aufgenommen und muss von Zeit zu Zeit ausgeschafft werden, was mittels der Entleerungs-Förderschrauben 19, 19' bewerkstelligt werden kann, die normalerweise das umzuwälzende Material wie bereits oben erklärt rezyklieren, jedoch bei umgekehrtem Drehsinn vorteilhaft dazu dienen können, solche Abfälle aus dem Gaserzeuger zu entfernen, nämlich Schlacken und andere unbrennbare Rückstände. In der 2 ist die Einrichtung zum Abtransportieren des unbrennbaren Materials ausserhalb der Entleerungs-Förderschrauben 19, 19', nicht dargestellt, aus dem einfachen Grund, dass die Auslegung einer solchen Einrichtung (Sammelkanal, Absaugung, usw.) jedem Fachmann auf dem Gebiet wohlbekannt ist. In der 5 sind zwei Rohre 27, 28 dargestellt, die diesem Zweck dienen können.
Aus der 3 ist ebenfalls das Speisungssystem für das frische Material mit der Speisungs-Förderschraube 1 gezeigt: Insbesondere ist ersichtlich, wie die Förderschraube zwei Gaserzeuger von zwei zusammengeschlossenen idealen Grundmodulen (deren Anzahl auch wesentlich grösser sein könnte) mit einem Überschuss an Material speist. Die Speisung erfolgt von der in der Zeichnung linken Seite aus dem Schacht 22, während auf der in der Zeichnung rechten Seite, am Ende der endlosen Förderschraube 1, das Material in ein Rohr 23 fällt. Ein weiteres Rohr 24, das bloss schematisch angedeutet ist, führt das überschüssige Material in den Speiseschacht für das frische Material zurück (in den Figuren nicht gezeigt).
In der 5 zeigt eine weitere Variante zweier zu einem idealen Grundmodul zusammengeschlossener Gaserzeuger, das den Vorteil bietet, den Platzbedarf zu verringern, insbesondere im unteren Teil des Gaserzeugerapparates. Bei dieser Variante sind die Achsen der beiden Förderschrauben 25, 26 der beiden zu einem idealen Grundmodul zusammengeschlossenen Gaserzeuger unter einem Winkel von 0° bis 20° zueinander angeordnet. Aus diesem Grund sind die vertikalen Förderschrauben 2, 2' hier als "im Wesentlichen vertikal angeordnet" bezeichnet, so dass eine leichte Neigung derselben den Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht überschreitet.
Der erfindungsgemässe Gaserzeuger bietet den weiteren Vorteil, dass bei der Kombination mit weiteren Gaserzeugern ein Gaserzeugerapparat grösserer Leistungsfähigkeit realisiert werden kann, wenn vorgesehen wird, dass die im Wesentlichen vertikal angeordneten Förderschrauben 2, 2', usw., einzeln angetrieben werden, so dass ein aus mehreren Gaserzeugern gebildeter Gaserzeugerapparat realisiert werden kann, bei dem zu jedem Zeitpunkt nur die zur Deckung des Bedarfs bzw. zur Anpassung an die verfügbare an zu vergasendem Material wirklich erforderlichen Gaserzeuger in Betrieb gehalten werden. Zu diesem Zweck genügt es vorzusehen, dass in einer Lösung, die der in den 2 bis 4 gezeigten gleicht, die Antriebszahnräder 5, 5' der einzelnen Förderschrauben 2, 2', usw., über eine mechanische Kupplung oder ein anderes System mit den entsprechenden Antriebswellen verbunden werden, was erlaubt, sie auszuschalten, wenn die Produktion des entsprechenden Gaserzeugers gestoppt werden soll. Eine andere Möglichkeit, als Ausführungsform gemäss der 5 dargestellt, besteht darin, die einzelnen Antriebszahnräder 5, 5' als Schraubenzahnräder ausgebildet mittels individuellen Motoren 29, 29' anzutreiben. in einem solchen Fall genügt es, die Motoren der einzelnen im Wesentlichen vertikal angeordneten Förderschrauben 2, 2' abzustellen, um die entsprechenden Gaserzeuger ausser Betrieb zu nehmen und so die Produktion den momentanen Bedürfnissen anzupassen.
Diese Vielzahl möglicher Auslegungen der Konstruktion sowie der Möglichkeit, jederzeit optimale Bedingungen für die Vergasung sicherstellen zu können, wie dies in der Einleitung beschrieben ist, stellt eine der wesentlichen Eigenschaften der vorliegende Erfindung dar, welche sie für eine grosse Zahl praktische Realisierungen anwendbar macht, insbesondere für die thermische Vernichtung von Abfällen jeder Art.

1: Endlosschraube zur Einspeisung
2, 2': senkrecht stehende endlose Förderschraube
3: zylindrische Kammer
4: Welle
5, 5': Antriebsritzel
6: horizontale Antriebs-Schraubenwelle
7: Gehäuse
8: Speiserohr
9: runde Kammer
10: Speiserohr
11: Vergasungskammer
12: Fördervorrichtung zur Materialrückführung
13: Elektrischer Widerstand
14: Entspannungskammer
15: Ausgangsrohr
16: feuerfestes Material
19, 19': Entleerungs-Förderschraube
20: Rohr
21: Öffnung
22: Speiseschacht
23: Rohr
24: geneigt angeordnetes Rohr
25: endlose Förderschraube
26: endlose Förderschraube
27: Rohr
28: Rohr
29, 29': Motor

Claims

Gleichstromfluss-Gaserzeuger mit einer Endlos-Schraube (1) zur Einspeisung frischen Materials zur Vergasung, mit einer im Wesentlichen senkrecht stehenden endlosen Förderschraube (2), welche das zu vergasende Material von unten nach oben fördert, mit einer Brennkammer im oberen Teil des Ausgangs der endlosen Förderschraube (2), mit einer über der Brennkammer angeordneten Vergasungskammer (11), sowie mit einer Fördervorrichtung (12) für das Material, welches die Brennkammer und die Vergasungskammer bereits durchlaufen hat und dabei nicht vollständig vergast wurde, und welches nochmals durch die Brennkammer geschickt werden soll, wobei sich die Brennkammer über den ganzen Querschnitt der im Wesentlichen senkrecht stehenden Förderschraube (2) erstreckt und die Primärluft für die Verbrennung von ausserhalb seines kreisrunden Mantels und/oder im Zentrum der genannten Brennkammer in die Brennkammer eintritt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Gaserzeuger Seite an Seite miteinander verbunden sind und mit einem gemeinsamen Drehmechanismus für die im Wesentlichen senkrecht stehenden Förderschrauben (2, 2') versehen sind.
Gleichstromfluss-Gaserzeuger gemäss dem Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei zusammengebaute Gaserzeuger ein ideales Grundmodul bilden, das seinerseits mit einem oder mehreren gleichartigen Modulen zu einem Gaserzeuger-Apparat zusammengebaut werden kann, das aus einer beliebigen Anzahl von Gaserzeugereinheiten besteht.
Gleichstromfluss-Gaserzeuger gemäss dem Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die senkrecht stehenden Förderschrauben aller Gaserzeugereinheiten durch eine gemeinsame Drehantriebsvorrichtung angetrieben werden.
Gleichstromfluss-Gaserzeuger gemäss einem der Patentansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehantriebsvorrichtung aus einer horizontal liegenden Antriebswelle (6) besteht, die in der Symmetrieebene jedes Paars von Gaserzeugereinheiten angeordnet und mit einem Schneckengetriebe-Zahnrad für jedes Paar von Vergasereinheiten versehen ist, und das ein auf jeder der im Wesentlichen senkrecht stehenden Förderschrauben (2, 2') jeder Gaserzeugereinheit sitzendes Zahnradritzel antreibt.
Gleichstromfluss-Gaserzeuger gemäss einem der Patentansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderschraube (1) für das frische Material in der vertikalen Symmetrieebene jedes von zwei zusammengebauten Gaserzeugern gebildeten idealen Grundmoduls angeordnet ist, sich über die ganze Länge der Gaserzeuger-Apparatur erstreckt, und gemeinsam alle Gaserzeuger-Einheiten speist, welche die Gaserzeuger-Apparatur bilden.
Gleichstromfluss-Gaserzeuger gemäss dem Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung (12, 12') für das Material, welches die Brennkammer und die Vergasungskammer bereits durchlaufen hat, eine horizontal angeordnete endlose Ausschaffungs-Förderschraube umfasst, welche das noch nicht vollständig vergaste Material aus der Vergasungskammer der Gaserzeugers ausstösst und es in die Wirkungszone einer der im Wesentlichen senkrecht stehenden Förderschrauben (2, 2') zurückführt, welche das Material von unten nach oben fördert.
Gleichstromfluss-Gaserzeuger gemäss dem Patentanspruch 6 und einem der Patentansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die horizontal angeordneten Ausschaffungs-Förderschrauben (19, 19) der beiden zusammengebauten Gaserzeuger-Einheiten, die ein ideales Grundmodul bilden, koaxial angeordnet sind und das zu fördernde Material in einander entgegengesetzten Richtungen stossen.
Gleichstromfluss-Gaserzeuger gemäss dem Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die horizontal angeordneten Ausschaffungs-Förderschrauben (19, 19) der beiden zusammengebauten Gaserzeuger-Einheiten, die ein ideales Grundmodul bilden, in ihrer normalen Drehrichtung das zu fördernde Material zur Mitte des Grundmoduls hin fördern, wo eine Öffnung (21) vorgesehen ist, durch welche es durch einen vertikalen Kanal in den Wirkungsbereich einer Speiseschraube (1) für frisches Material geleitet wird.
Gleichstromfluss-Gaserzeuger gemäss dem Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenn der Drehsinn der horizontal angeordneten Ausschaffungs-Förderschrauben (19, 19) der beiden zusammengebauten Gaserzeuger-Einheiten, die ein ideales Grundmodul bilden, umgekehrt wird, diese Förderschrauben das auszustossende Material bzw. unverbrennbares Material aus dem Gaserzeuger-Apparat hinausstossen, von wo es entfernt wird.
Gleichstromfluss-Gaserzeuger gemäss den Patentansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei ideale Grundmodule, vorzugsweise deren vier oder mehr zusammengebaut sind.
Gleichstromfluss-Gaserzeuger gemäss dem Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der im Wesentlichen senkrecht stehenden, das zu vergasende Material von unten nach oben fördernde Förderschraube zwischen 100 und 200 Millimeter oder mehr liegt.
Gleichstromfluss-Gaserzeuger gemäss einem der Patentansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die im Wesentlichen senkrecht stehenden Achsen der beiden Förder schrauben (25, 25') der beiden zu einem idealen Grundmodul zusammengebauten Gaserzeuger-Einheiten miteinander einen Winkel α von 0 bis 20° einschliessen.