-
Einrichtung zur überwachung der Gaszündung in Anlagen zur Erzeugung
von Ofenschutzgas durch Verbrennung brennbarer Gase mit Luft Es ist bekannt, Ofenschutzgase
durch Verbrennung brennbarer Gase mit Luft zu erzeugen, wobei Gase und Verbrennungsluft
der Brennkammer durch getrennte Leitungen zugeführt werden. Man kann auf diese Weise
z. B. ein Gemisch von Wasserstoff, Stickstoff, Kohlensäure und Kohlenoxyd herstellen.
Dringend notwendig ist es, dafür zu sorgen, daß nicht das Gas-Luft-Gemisch unverbrannt
in den Ofenraum gelangt und sich dort etwa an der elektrischen Heizwicklung entzündet,
wodurch Verpuffungen und Unglücksfälle hervorgerufen werden könnten. Es ist daher
notwendig, die Zündtemperatur in der Brennkammer zu überwachen. Man könnte daran
denken, die Brennkammer mit elektrischen Heizkörpern auszurüsten und einen Temperaturregler
bekannter Art zur Überwachung der Mindesttemperatur zu verwenden. Bei Unterschreitung
dieser Mindesttemperatur müßte der Temperaturregler beispielsweise über. einen Ouecksilberschalter
und ein Schaltschütz die ganze Anlage stillsetzen. Gleichzeitig könnte durch Licht-
oder Tonsignale das Bedienungspersonal aufmerksam gemacht werden.
-
Eine derartige Ausführung hätte jedoch den Nachteil, daß man die Heizwicklung
und das Pyrometer erheblichen Temperaturen -bei vollkommener Verbrennung des Ausgangsgases
bis zu 1q.00° C - und überdies den chemischen Einwirkungen eines stark kohlenoxydhaltigen
Gases, das unter Umständen auch Schwefel in Form von Schwefeldioxyd und Schwefelwasserstoff
enthält, aussetzen müßte. Hierdurch würde die Lebensdauer der Anlage stark beschränkt
und es würden sich nach kurzer Betriebszeit Störungen einstellen.
-
Durch die Einrichtung gemäß der Erfindung werden die erwähnten Nachteile
vermieden, und es wird eine völlig betriebssichere Schutzgaserzeugungsanlage. auch
bei sehr hohen Verbrennungstemperaturen erhalten. Bei der Verfeuerung staubförmiger
Brennstoffe
ist es bekannt, die Verbrennungsluft (oder einen Teil
derselben), ehe sie in einer Brennkammer mit dem Brennstoff zusammengeführt wird,
auf eine über dem Zündpunkt des Brennstoffes liegende Temperatur zu erhitzen. Hiervon
ausgehend wird bei einer Einrichtung zur Überwachung der Gaszündung in Anlagen zur
Erzeugung von Ofenschutzgas gemäß der Erfindung die Anordnung so getroffen, daß
den Zuführungsleitungen für die Brenngase und die Verbrennungsluft Steuerorgane
zugeordnet sind, die durch einen selbsttätigen Temperaturregler in Abhängigkeit
von der Temperatur der erhitzten Verbrennungsluft so überwacht werden, daß bei Unterschreitung
einer vorgeschriebenen, oberhalb des Zündpunktes des Gas-Luft-Gemisches liegenden
Temperatur der erhitzten Verbrennungsluft durch Verminderung der zugeführten Brenngasmenge
und gegebenenfalls auch der zugeführten Verbrennungsluftmenge das Vorhandensein
eines brennbaren Gas-Luft-Gemisches in der Brennkammer verhindert wird.
-
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben
sich aus der nachstehenden Beschreibung.
-
In der Zeichnung zeigen die Fig. i bis 4. im aufrechten Schnitt verschiedene
Ausführungsbeispiele einer Einrichtung zur Schutzgaserzeugung, die mit der Überwachungseinrichtung
gemäß der Erfindung ausgerüstet werden können. Den Gegenstand der Erfindung selbst
veranschaulicht beispielsweise das in Fig. 5 wiedergegebene" Schaltungsschema.
-
Bei dem durch Fig. i veranschaulichten Schutzgaserzeuger umschließt
das Mauerwerk i sowohl die unten gelegene, zweckmäßig mit einem Katalysator ausgerüstete
Brennkammer 2 als auch die darüber liegende zur Lufterhitzung dienende Vorkammer
3, in welche oben die Luftleitung 4. einmündet. Die Vorkammer 3 ist mit der Brennkammer
:2 durch einen Kanal 5 verbunden; in diesen mündet die Gasleitung 6 mittels einer
wassergekühlten Düse 7 ein. Das zur Überwachung der Zündkammer dienende Pyrometer
8 ragt durch den Deckel 9 des Gehäuses i hindurch bis in den Anfangsteil des Kanals
5. Zur Lufterhitzung dienen die in der Vorkammer 3 vorgesehenen Heizwendeln io.
Durch eine am Boden der Brennkammer 2 befindliche Leitung i i werden die Verbrennungsgase
über einen, nicht dargestellten, Kühler ihrem Verwendungszweck zugeführt.
-
Die beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt: In der Vorkammer
3 wird die durch die Leitung 4. zugeführte Verbrennungsluft mittels der Heizwendeln
io auf eine Temperatur vorgewärmt, die über dem Zeitpunkt des durch die Leitung
6 eingeführten Gases liegt. Diese Temperatur wird durch das Pyrometer N überwacht,
d. h. die Heizwendeln «-erden ab-Ueschaltet, sobald die Temperatur im Brennraum
2 hoch genug ist, um die Verbrennung dauernd aufrecht zu erhalten. -auf das Pvrometer
8 wirken dabei außer der Temperatur der erhitzten Luft selbst auch die Wärmeleitung
des Ofenmauerwerks i und die von de: Brennkammer ausgehende Wärmestrahlung ein.
In der Brennkammer 2 geht unter Mitwirkung des Katalysators die vollständige Verbrennung
des zugeführten Gases vor sich. Die Verbrennungsgase «-erden durch die Leitung i
i abgeführt.
-
Bei dem Schutzgaserzeuger, den Fig. 2 wiedergibt, in welcher gleiche
Bezugszeichen gleiche Teile wie in Fig. i bedeuten, verzweigt sich die Luftzuführungsleitung
4 in zwei Teile 4, und 4b,. Die Leitung ,t" mündet in . die Vorkammer 3 ein, die
Leitung -r dagegen in den oberen Teil der Brennkammes- 2. In jeder der genannten
Leitungen ist die Stärke des Luftstromes durch Hähne oder Ventile einstellbar. Es
ist nämlich nicht unbedingt notwendig, die gesamte Verbrennungsluft in der Vorkammer
3 vorzuwärmen, sondern es genügt, wenn nur ein Teil hocherhitzter Luft mit einer
entsprechenden Menge des durch die Leitung 6 zugeführten Gases im ersten Teil der
Brennkammer 2 zusammentrifft.
-
Eine Abwandlung des durch Fig. 2 veranschaulichten Schutzgaserzeugers
zeigt Fig. 3. Hier wird derjenige Teil des Luftstromes. der durch die Leitung .Ir,
der Brennkammer zugeführt wird, mit einem Zweigstrom des brennbaren Gases, der die
Leitlang 1 2 durchströmt, in einer Mischdüse i3 zusammengeführt. Das so hergestellte
Gas-Luft-Gemisch gelangt dann durch eine zvassergekiihlte Düse i.I oben in die Brennkammer
2.
-
Fig. ,I zeigt, wie man die Verbrennungsluft vor ihrem Eintritt in
die Vorkammer 3 durch einen Wärmeaustausch mit in der Brennkammer 2 erzeugter Wärme
vorwärmen kann. Dies kann entweder in der in Fig..I gestrichelt dargestellten Weise
mittels eines innerhalb des Ofengehäuses vorgesehenen Schlangenrohres 15 geschehen,
das in die Luftzuführungsleitung eingebaut ist und die Brennkammer -2 umgibt, oder
dadurch, daß die in die Vorkammer 3 einmündende Luftzuführungsleitung .1 mit der
Abgasleitung i i der Brennkammer einen Gegenstromwärmeaustausch bildet.
-
In der den Gegenstand der Erfindung scheinatisch veranschaulichenden
Fig. 5 sind mit 21 und 22 zwei Schalter bezeichnet, durch welche mittels Stromschienen
2,^. und 28 die
zur Überwachungsvorrichtung gehörigen Geräte und
Steuerorgane an eine Stromquelle konstanter Spannung angeschlossen werden können.
Diese Geräte sind. ein Temperaturregler 23, ein Heizschütz 37, zwei Schaltschütze
29 und 34, von denen das eine den Antriebsmotor eines nicht dargestellten Luftgebläses,
das andere den Antriebsmotor eines ebenfalls nicht dargestellten Gasgebläses steuert,
ferner zwei Hilfsrelais 24 und 25 sowie eine der Spule des Hilfsrelais 24 parallel
geschaltete Signalhupe 39, ein mit der Heizschützspule 37 in Reihe geschalteter
Windfahnenschalter 35 und ein mit der Spule des Hilfsrelais 25 in Reihe geschalteter
Druckknopf 36.
-
Die beschriebene Überwachungseinrichtung wirkt wie folgt: .
-
Vor Beginn des Betriebes der Schutzgaserzeugungsanlage sind die Schalter
21 und 22 geöffnet. Der mit drei Kontakten I, II, III (I und II für zwei Schaltstellungen,
III als Leerkontakt) versehene Temperaturregler 23 befindet sich in Schaltstellung
I. Durch die in ihrer Ruhestellung befindlichen Kontakte der Hilfsrelais 24 und
25 sind die Schützspulen 29 und 34 mit den Stromschienen 27, 28 verbunden.
-
Bei Schließen der Schalter 21 und 22 entstehen folgende Stromwege:
. 1. 21, 27; Schützspule 29, Kontaktstück 30, 28, 22; 2. 21, 27, Kontaktstück 32,
Schützspule 34, Kontaktstück 31, 28, 22; 3. 21, 23I, Kontaktstück 33, Relaisspule
24 und Hupe 39, 28, 22.
-
Das Hilfsrelais 24 zieht an und unterbricht die über die Schützspulen
29 und 34 führenden Stromkreise. Zugleich ertönt das Hupensignal.
-
Wird nun (zwecks Anheizens der Vorkamiuer 3) der Druckknopf 36 vorübergehend
niedergedrückt, so wird die Hilfsrelaisspule 25 erregt und zugleich durch den angezogenen
Kontakt 33 der Haltestromkreis für dieses Relais geschlossen.. Infolgedessen wird
die Hilfsrelaisspule 24 ausgeschaltet, und es schließen sich die Kontakte
30 und 31, während die Hupe 39 verstummt.
-
Es bildet sich ferner ein Stromweg 21, 27, 32, 37, 35, 28, 22 und
ein anderer von 21 über 27, 29, 30, 28 nach 22. Infolge Erregung der Heizschützspule
37 erhalten die Heizwendeln to der Vorkammer 3 Strom, und die Vorkammer sowie der
durch das Luftgebläse erzeugte Luftstrom werden aufgeheizt.
-
Infolge der rasch ansteigenden Temperatur geht nun der durch den Wärmefühler
8 gesteuerte Temperaturregler 23 in die Schaltstellung II über. Bis dahin strömte
nur hocherhitzte Luft in die Brennkammer ein, aber noch kein Gas, da der über die
Schützspule 34 führende Stromkreis bei 32 unterbrochen war. Sobald aber der Temperaturregler
23 den Kontakt II erreicht hat, wird Relais 25 stromlos und seine Kontakte 32, 33
fallen ab. Der Stromkreis der Heizschützspule 37 führt nun über den Kontakt II des
Temperaturreglers. Zugleich ist jetzt über die Kontakte 32 und 31 ein Stromweg für
Schütz 34 (Gasgebläse) hergestellt. Demzufolge findet in der Brennkammer 3 Gaszündung
und Verbrennung statt.
-
Sollte aus irgendeinem Grund der Luftstrom versagen oder zu schwach
werden, so öffnet sich der Windfahnenschalter 35, worauf das Heizschütz 37 sowie
die Heizwendeln to stromlos werden.
-
Nach Erreichen der normalen Verbrennungstemperatur (etwa 85o bis goo°
C) regelt der Temperaturregler 23 die Verbrennung durch abwechselndes Aus- und Einschalten
des Heizschützstromes an den Kontakten II und III.
-
Sinkt infolge irgendeiner Störung die Temperatur des Gebläseluftstromes
unter den Zündpunkt des Gases (z. B. unter 6oo° C), so geht der Temperaturregler
23 in die Schaltstellung I zurück. Es wird dann die Hilfsrelaisspule 24 erregt und
der Strom an den Kontakten 30 und 31 unterbrochen, so daß sowohl das Gas-
als auch das Luftgebläse zum Stillstand kommen. Gleichzeitig ertönt die Hupe 39
so lange, bis der Bedienungsmann die Anlage durch Öffnen der -Schalter 21, 22 stillsetzt.