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CQuerstromgaserzeuger, insbesondere für Kraftfahrzeuge, und Verfahren
zum Betrieb desselben Die Erfindung betrifft einen Querstromgaserzeuger, insbesondere
für Kraftfahrzeuge, dem unterhalb der vor der Hauptluftdüse sich bildenden Reaktionszone
dieser zwecksAbsenku.ng des Schlackenkuchens zusätzlich Luft zugeführt wird.
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Die Erfindung besteht darin, daß die zusätzliche Luft durch einen
nur einen Teil des Herdraumquerschnittes einnehmenden, in dessen Mitte gelegenen
Rost oder durch eine oder mehrere in der Mitte oder angenähert in der Mitte des
Herdraumquerschnittes mündende Hilfsdüsen zugeführt wird und die Zufuhr der zusätzlichen
Luft durch den Rost bzw. die Hilfsdüse oder -düsen in Abhängigkeit von der Verbrennungsluftzufuhr
durch die Hauptdüse oder von dem im Herd des Gaserzeugers herrschenden Druck geregelt
wird.
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Durch eine solche Anordnung wird die heiße Reaktionszone immer von
der Herdwand ferngehalten. Diese bleibt daher verhältnismäßig kühl. Die Zufuhr der
Verbrennungsluft in Abhängigkeit von der Verbrennungslufezufuhr,durch die Hauptdüse
oder dem im Herd des Gaserzeugers herrschenden Druck gewährleistet unter allen Umständen
die Belieferung der Brennkraftmaschine mit einem Gas von gleichmäßiger
Güfe
und in der erforderlichen Menge. Dies ist besonders für den Kraftfahrzeugbetrieb
mit seiner häufig wechselnden Belastung von Vorteil.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in drei Ausführungsbeispielen schematisch
dargestellt. Es zeigt Abb: 1,2,4 und 5 je einen Längsschnitt durch den Herdeines
Gaserzeugers für Kraftfahrzeuge und Abb. 3 einen Querschnitt nach der Linie III-III
von Abb. 2.
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Bei allen Ausführungsbeispielen sind der Brennstoffvorratsbehälter
mit i, der durch eine Einschnürung 2 von .diesem getrennte Herd mit 3, die Hauptdüse
für die Zuführung der Verbrennungsluft mit 4, der Gasabzugstutzen mit 5 und der
Rost mit 6 bezeichnet.
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Bei den Ausführungsbeispielen nach den Abb. i, 4 und 5 ist in der
Mitte des Bodens des Herdes 3 .eine Hilfsdüse 7 vorgesehen, welche der Reaktionszone
ebenfalls Verbrennungsluft - zuführt. Da die Zuführung der Hilfsluft nur zentral
und nicht über die ganze Querschnittsfläche erfolgen soll, ist der Rost 6 entsprechend
klein gehalten.
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Die Wirkungsweise der geschilderten Anordnung ist folgende: Durch
die Hauptdüse 4 wird in. der üblichen Weise Verbrennungsluft in den Herd 3-eingeblasen,
und nach dem Anfachen des Gaserzeugers bildet sich. im Bereich der Düsen eine Reaktionszone,
aus der das erzeugte Gas nach dem Stutzen 5 abströmt. Der im Behälter i befindliche
Brennstoffvorrat rutscht entsprechend dcem Verbrauch ap der Reaktionszone durch
die Einschnürung 2 in den Herd 3 nach.
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Mit der Zeit sammelt sich unterhalb der Reaktionszone Schlacke an,-und.
es will--sich ein Schlackennest g (Abb. i) bilden, das ein Abfließen der weiter
anfallenden Schlacke aus der Reaktionszone '8 verhindern und dadurch die Gaserzeugung
beeinträchtigen würde. Da aber durch die Hilfsdüse 7 bzw. durch den. Rost 6 von
unten her ebenfalls Verbrennungsluft zuströmt, also der Reaktionszone 8 von unten
.her zusätzlicher Sauerstoff zugeführt wird, dehnt sich die Reaktionszone 8 nach
unten aus (8a in Abb. i), so daß die zwischen der Hauptdüse 4 und dem Gasabzugstutzen
5 anfallende Schlacke. aus der zur eigentlichen Gaserzeugung dienernden Reaktionszone
8 ungehindert nach unten abfließen kann. Infolgedessen werden weder die Zufuhr der
Verbrennungsluft noch die Gasentnahme gestört, und damit ist eine geregelte Gaserzeugung
gesichert. Durch willkürliche oder selbsttätige Regelung der Luftzufuhr durch die
Hilfsdüse 7 oder durch Bemessung der Entfernung der Eintrittsstelle am Rost 6- von
der Reaktionszone 8 kann die Ausdehnung der Reaktionszone 811 nach unten ebenfalls
geregelt oder überhaupt eine von der Reaktionszone 8 völlig getrennte zweite Reaktionszone
811 gebildet werden: In diesem Fall würde der unter der Reaktionszone 8 sich bildende
Schlackenkuchen in die untere Reaktionszone hineinsinken, also die normale Ausdehnung
der Reaktionszone 8 nicht beeinträchtigt werden.
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An Stelle einer einzelnen Hilfsdüse 7 kann auch ein Hilfsdüsenkranz
unterhalb oder oberhalb des Planrostes 6 vorgesehen werden, wie die. 'Abb. 2 und
3 zeigen. Um ein Glühen der Herdwände zu verhindern und die Reaktionszone auf die
Mitte des Herdes zu beschränken, ragen die Hilfsdüsen fo weit in den Herd 3 hinein.
Für den Fall, daß die Hilfsdüsen unterhalb des Rostes angeordnet sind, wird zweckmäßig
ein kleinerer Rost 6 verwendet, wie -die Abb. i zeigt.
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Das Ausführungsbeispiel nach Abb.4 zeigt die Regelung der Zufuhr der
Verbrennungsluft durch die Hilfsdüse 7 in Abhängigkeit von dem im Gaserzeuger herrschenden
Druck. Zu diesem Zweck ist am Gasabzugstutzen 5 hinter dem Reinigungssieb 18 oder
an einer beliebigen anderen Stelle- der Herdwand 3 eine Nebenleitung i i abgezweigt,
die mit einem Zylinderraum 12 in Verbindung steht. In dem Zylinder i2 gleitet ein
durch eine Feder 13 belasteter Kolben 14, an dessen Kolbenstange ein Flachschieber
15 angeordnet ist, dessen Durchlaß je nach der Stellung des Kolbens 14 die Leitung
17 entweder öffnet oder absperrt. Die andere Seite des durch den Kolben abgeteilten
Zylinderabschnittes steht durch eine Öffnung ig mit der Außenluft in Verbindung.
Sobald unter der Einwirkung der Gasentnahme aus dem Stutzen 5 bei gleichzeitiger
mangelhafter Gasentwicklung in der Reaktionszone 8 im Herd 3 Unterdruck auftritt,
wird der Kolben 14 unter Anspannung der Feder 13 nach links verschoben und
durch den Schieber 15 die Zufuhr der Verbrennungsluft durch die Leitung 17 freigegeben,
also die Ausdehnung der Reaktionszone bzw. die Entstehung einer sekundären Reaktionszone
bewirkt. An Stelle des Flachschiebers kann im Rahmen der Erfindung jedes andere
beliebige Absperrglied, z. B. auch ein Drehschieber, verwendet werden, dessen Stellhebel
an: der Stange des Kolbens 14 angelenkt ist. Auf die oben beschriebene Weise kann
auch der Zustrom der Verbrennungsluft zu. den Hilfsdüsen fo geregelt werden, indem-
man die Düsen zweckmäßig von einer .gemeinschaftlichen Leitung speist und in die.gemeinschaftliche
Leitung eine von der Frischluftzufuhr in der Hauptleitung abhängige Regelvorrichtung
einbaut.
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Eine andere Einrichtung zur Regelung der Verbrennungsluft für eine
sekundäre Reaktionszone zeigt Abb. 5. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Frischluftleitung
7 durch ein Kugelventil 2o abgeschlossen, das unter der Einwirkung seines Eigengewichtes
die Mündung der Leitung 7 abschließt. Die Leitung 7 führt dem Herd 3 Luft zu, sobald
der Unterdruck aus den obenerwähnten Gründen im Herd 3 steigt und der Drizek in
der Leitung 7 das Gewicht der Kugel oder sonst eines beliebigen anderen gewichtsbelasteten
Ventils überwindet.
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Durch die geschilderte Anordnung ist eine geregelte Gaserzeugung gesichert,
und auch bei längerer Betriebsdauer stehf ein größerer Raum für die Aufnahme des
Schlackenkuchens zur Verfügung, ohne daß mechanisch zu bewegende Bodenteile mit
einer komplizierten Betätigungsvorrichtung notwendig sind und ohne daß die Mängel
der Reihendüsenschalturng in Käuf genommen werden müssen: Die Zahl der Hilfsdüsen
und ihre örtliche Verteilung
richtet sich nach dem Aufbau des Gaserzeugers
bzw. nach den besonderen Betriebsbedingungen.
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Die geschilderten Einrichtungen eignen sich für eine Anreicherung
des erzeugten Gases mit Wasserstoff durch Dampfeinführung. Bei den bisher bekannten
Querstromgaserzeugern bestehen Schwierigkeiten hinsichtlich. der Wasserstoffanreicherung,
weil infolge der großen Strömungsgeschwindigkeit die Verbrennungsluft bzw. das erzeugte
Gas sich nur kurze Zeit im Gaserzeuger aufhalten. Bei der Zufuhr von Wasserdampf
durch die Hilfsdüsen liegen die Verhältnisse günstiger, so daß die Einführung von
Wasserdampf beim Erfindungsgegenstand mit besserem Erfolg und höheren Umsetzungsgraden
vor sich gehen kann.
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Die Wirkung des Absinkens der Unterlage für den Schlackenkuchen und
damit die Beseitigung des Schlackenkuchens aus der Reaktionszone selbst kann durch
eine besondere Auswahl und Lagerung des Brennstoffvorrats für die Erstfüllung noch
verbessert werden, wenn man gegenüber der Füllung im Brennstoffvorratsbehälter i
für die Füllung des Herdes 3 einen Brennstoff mit geringerem Schüttgewicht wählt.
Das Absinken des Brennstoffes mit geringerem Schüttgewicht erfolgt verhältnismäßig
rasch, und: außerdem haben diese Brennstoffe eine größere Reaktionsfähigkeit, so
daß auch Brennstoffe von hohem Aschegehalt verwendet werden können. Die Auswahl
eines besonderen Zusatzbrennstoffes empfiehlt sich insbesondere dann, wenn der sekundären
Reaktionszone Wasserdampf zur Verbesserung der Brenneigenschaften des Gases zugesetzt
wird.
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Der Gaserzeuger nach der Erfindung ist für ortsfeste und fahrbare
Anlagen geeignet.