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Verfahren und Vorrichtung zum Erwärmen von Flüssigkeiten Die Erfindung
betrifft :ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erwärmen von Flüssigkeit.
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Es ist bereits bekannt, Flüssigkeiten durch eilie sogenannte Tauchflamme
zu erwärmen, die unmittelbar in der zu erwärmenden Flüssigkeit brennt, so daßeine
sehr weitgehende Ausnutzung der dem Brennstoff innewohnenden Wärmemenge erzielt
wird: Es erfolgt hierbei ein besonders günstiger Wärmeaustäusch, weil die Verbrennungsgase
infolge ihrer Aufteilung in kleine Gasblasen eine große Wärmeaustäuschfläche bilden,
und zwar ohne Zwischenschaltung weiterer Medien, z. B. von Wänden o: dgl.- Sind
jedoch gröl}ere Wassersäulen bziv. Gegendrücke zu überwinden, als dem normalen Druck
-des Brennmittels bzw. der Verbrennungsluft entspricht, beispielsweise bei Wasserheizungen,
Dampferzeugern u, dgl., so machen sich besondere. Vorkehrungen zur Erzeugung des
notwendigen Druckes für Brennstoff und Luft erforderlich, die die Einrichtung und
den Betrieb verteuern. Eine solche Tauchflamme als Gegendruckbrenner erfordert eine-
schwierige Einstellung und Regelung des Brenngemisches. Schwankungen des Druckes
für Brennstoff und Luft beeinträchtigen und gefährden die Betriebssicherheit der
Flamme. Man rechnet für Brennstoff und Luft mit Betriebsdrücken von
mehreren
Kilogrammquadratzentimetern je nach dem Betriebsgegendruck, den die Tauchflamme
zu überwinden hat. Sie ist insbesondere bei Beginn des Brennvorganges sehr labil
und neigt je nach der Größe der Luftüberschußzahl und den Kennwerten des Brennstoffes,
z. B. Dichtverhältnis, zum Zurückschlagen oder zum Abreißen als Folge einer Veränderung
des Verhältnisses von Strömungsgeschwindigkeit zur Zündgeschwindigkeit. Ohne eine
verwickelte Simultanregelung ist daher ein praktischer Betrieb nicht aufrechtzuerhalten.
Aber auch infolge von Verstopfungen der erforderlichen feinen Düsen während des
Betriebes können derartige Störungen auftreten. Das Erlöschen der Flamme wird nur
bei sorgfältiger Beobachtung bemerkt. Wird es nicht bemerkt, so strömt lange Zeit
unter starkem Druck stehender Brennstoff durch die zu erwärmende Flüssigkeit. Gelangt
unverbranntes Brennstoffgemisch in die Abgasleitung _ oder den Aufstellungsraum,
so in der Regel in so erheblichem Maße, daß die Gefahr von Vergiftungen einerseits
und von Explosionen andererseits entsteht. Darüber hinaus besteht aber auch eine
Explosionsgefahr in Richtung auf die Brennstoffleitung hin, sobald bei Differenzen
des Druckes in der Gas- und Luftzuleitung das eine Mittel in die Zuleitung des anderen;
überströmt. Infolgedessen entsteht dort leicht ein sehr explosives Gemisch, welches
durch Rückschlagen der Tauchflamme gezündet wird. Hierdurch werden die Zuleitungen
mit den in ihnen liegenden Apparaturen gefährdet.
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Die Erfindung beseitigt diese Nachteile dadurch, daß das unter atmosphärischem
Druck eintretende Brennmittel periodisch in einer von der Flüssigkeit abgeschlossenen
Kammer mit veränderlichem Inhalt verbrannt wird und durch die dadurch hervorgerufene
Drucksteigerung der Verbrennungsgase diese nach Erreichen des Flüssigkeitsdruckes
unter Mitwirkung vor. durch den entstandenen Druck betätigten Mitteln aus der Verbrennungskammer
in die Flüssigkeit ausgestoßen werden. Als Verbrennungskammer kann dabei vorzugsweise
die Kammereines Verbrennungsmotors dienen, dessen mechanische eArbeitsleistung lediglich
auf Füllung der Verbrennungskammer mit Brennstoff und auf Steuerung der notwendigen
Ventile und Zündung bemessen ist und dessen Kolben als Mittel zum Ausschieben der
Verbrennungsgase dient. Die gesamte Einrichtung wird vorteilhaft in die zu erwärmende
Flüssigkeit eingebaut.
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Durch diese Maßnahme ist man vom Druck des zugeführten Brennmittels
unabhängig, und ' es können durch entsprechende Einstellung der Zündung und insbesondere
der Steuerungsorgane für die Abgase praktisch beliebig hohe Flüssigkeitsgegendrücke
überwunden werden. Durch geeignete Maßnahmen können die Widerstände, die eine mechanische
Arbeitsleistung bedingen, so niedrig gehalten werden, daß sie die Wirtschaftlichkeit
der Vorrichtung praktisch überhaupt nicht beeinflussen. Sie stehen jedenfalls in
keinem Verhältnis zu dem Aufwand, den der Betrieb einer Kompressionsanlage für jedes
beliebige Brenngemisch oder Flaschenluft und -gas bei kontinuierlichen Tauchflammenbrennern
erfordern.
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Dadurch, daß bei dem neuen Verfahren die Verbrennung des unter atmosphärischem
Druck eintretenden Brennmittels in einer gegen die Flüssigkeit abgeschlossenen Brennkammer
mit veränderlichem Inhalt erfolgt, hört die Tätigkeit der Vorrichtung sofort wahrnehmbar
auf, wenn aus irgendwelchen Gründen die Zündung. aussetzt. Infolgedessen können
niemals größere Mengen von urverbranntem Brenngemisch in die Flüssigkeit. und damit
in die Abgasleitung bzw. den Aufstellungsraum gelangen und zu Vergiftungen oder
Explosionen, führen. Auch Explosionen nach der Brennstoffzuleitung hin sind ausgeschlossen.
Das Brenngemisch selbst steht unter Atmosphärendruck und wird in die Verbrennungskammer
eingesaugt.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand an dem Beispiel einer
Warmwasserheizung schematisch dargestellt.
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In die Verbrennungskammer i gelangt der Brennstoff hier durch die
Leitung a und das Ventil 3 unter dem Einfluß der Bewegung des Kolbens q.. Die Verbrennungsgase
werden nach Verdichtung des Brennstoffes und Zündung durch die Zündkerze 5 bei geöffnetem
Ventil 6 in die Vorlaufleitung 7 durch die hervorgerufene Drucksteigerung nach Erreichen
des Flüssigkeitsdruckes ausgestoßen. Die Steuerung der Ventile 3 und 6 ist hier
nicht dargestellt. Sie kann gegebenenfalls durch das Schwungrad ä erfolgen. Durch
die Rücklaufleitung 9 gelangt die Flüssigkeit wieder in den Kessel i o, in. den
die Einrichtung eingebaut ist.