DEP0035714DA - Hochleistungszylindersystem für Petroleumlampen - Google Patents

Description

Lampenzylinder haben im wesentlichen eine zweifache Aufgabe:

Sie sollen durch ihr Formgestaltung und Schornsteinwirkung der Brennstelle die zu einer möglichst vollkommenen und leuchtenden Verbrennung notwendige Luft zuführen und weiterhin der Flamme als Wind- und Berührungsschutz dienen.

Im Bestreben, die Helligkeit der Lampen zu steigern, wurden - meist empirisch - im Laufe der Zeit vielgestaltige Zylinderformen entwickelt. Die Zylinder von Ringdocht-Petroleumlampen zeigen vorzugsweise eine venturirohrartige Gestalt. Durch die vor einer Düse einsetzende Kontraktion und Beschleunigung der Strömung sollen durch die vorgenannte Gestaltungsform verbrennungstechnisch günstige Strömungsverhältnisse geschaffen werden. Diese schon vor vielen Jahrzehnten entwickelte und seither beibehaltene Zylinderform weist jedoch bedeutende Mängel auf: Die Luft wird, da die Flamme im wesentlichen unterhalb der Einschnürung brennt, nur langsam und da die Strömung hier noch keine Radialkomponente aufweist nur unvollkommen an die Flamme herangeführt. Grosse Brennwege und niedrige Flammentemperatur und damit ein relativ trübes, rotgelbes Licht sind die Folge. Die durch die unzulängliche Vermischung von Luft und Brennstoff in der Zeiteinheit zu verbrennende Brennstoffmenge ist klein, die Empfindlichkeit der Flamme gegen eine auch nur geringe Steigerung der zugeführten Brennstoffmenge - etwa durch Wärmerwerden des Brennstoffes - ausserordentlich gross.

Es stellt weiterhin die in der Höhe der Flammenkegelspitze liegende Zylindereinschnürung eine thermisch besonders hoch belastete Stelle dar, die zudem noch durch innere Spannungen, bedingt durch Form und Herstellung, weiter gefährdet ist. Diese thermisch-mechanische Gefährdung macht einen weiteren Verzicht auf Helligkeit notwendig, da man verhindern muss, dass der durch die träge Verbrennung langgezogene Flammenkegel der Zylinderwandung an der Einschnürungsstelle zu nahe kommt.

Die vorliegende Erfindung beseitigt die vorgenannten Mängel. Durch sie werden unter Verwendung betriebssicherer, thermisch weniger hoch belasteter Bauelemente eine höhere Lichtausbeute und Lichtstärke erreicht. Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die Verwendung eines unterhalb des Flammenkegels vorgesehenen, die Luftführung übernehmenden Bauelementes, das, zweckmässig als sich nach oben verjüngende Düse - die die Brennermündung ringförmig umgibt - gestaltet, die strömungsmässige Funktion des Zylinders nur noch auf seine Schornsteinwirkung beschränkt. Durch diese Düse wird die der Flammen zuzuführende Aussenluft als Ringstrom und mit der für eine rasante Verbrennung und vollkommene Mischung erforderlichen Radialkomponente in die Flamme geblasen. Die Flamme wird infolge der vollkommeneren durch Mischung und des dadurch benötigten geringeren Luftüberschusses heisser und weisser und vermag bei gegebenem Luftdurchsatz grössere Brennstoffmengen qualmfrei zu verbrennen.

Eingehende Versuche haben ergeben, dass zur Erreichung des angestrebten verbesserten Zylindereffektes die Konizität der Düse von besonderer Bedeutung ist, während dem Mass der Konizität - in Richtung auf ein Stumpferwerden des Düsenkegels - nur untergeordnete Bedeutung zukommt. Nur ganz allmählich geht - jeweils optimale Abstimmung der Düsenöffnung zum Dochtdurchmesser und günstigste Lage der Düsenmündung zum Dochtmund vorausgesetzt - die weisse Flamme in eine mehr gelbe, sich der Russgrenze nähernde über. Selbst eine scharfkantige Blende zeigt infolge der durch die Strahleneinschnürung bedingten radialen Strömungskomponente noch tragbare Verhältnisse. Als ungeeignet erweist sich dagegen eine Düse mit zylindrischem Ansatz, da hier durch das Fehlen einer Radialkomponente nicht die nötige innige Durchmischung von Luft und Brennstoffdampf zu erreichen ist.

Für den eigentlichen Zylinder des erfindungsgemässen Systems entfällt jede Notwendigkeit einer verbrennungs-strömungstechnisch bedingten Formgestaltung. Er ist deshalb z.B. als rein zylindrisches Rohr zu gestalten, das sich mit seinem Fussteil über die in ihn einschlüpfende, zweckmässig aus

Blech bestehende Kegeldüse setzt. Ein Eintritt zusätzlicher Nebenluft in den Zylinderfuss ist dabei möglichst zu vermeiden. Die Aufteilung des neuen Zylindersystems in zwei getrennte Bauelemente, Kegeldüse und eigentlicher Zylinder (Schornstein), ist überall da zweckmässig, wo das neue Zylindersystem auf vorhandene Standardlampen aufgesetzt werden soll. Im Falle eines Zylinderbruches ist dann nur das Glas zu erneuern.

Bei neuen Lampen wird die Kegeldüse zweckmässig mit dem das Zylinderrohr tragenden Korb zu einem Bauelement vereinigt.

Wichtiger noch als der niedrigere Preis des neuen Zylindersystems mit seinem glattmantligen Zylinderrohr ist die durch den Wegfall der Einschnürung erzielte thermische Entlastung und die damit verbundene Minderung der Bruchgefahr.

Das erfindungsgemässe Zylindersystem ist auch nicht mehr an eines rotationssymmetrische, d.h. rohrförmige Ausführung des eigentlichen "Zylinders" gebunden. Vielmehr ist hier ohne Rückwirkung auf die Verbrennung und die erzielbare Helligkeit auch eine laternenmässige Gestaltung, z.B. unter Verwendung ebener Scheiben möglich. Diese können auch einen wesentlich grösseren Abstand von der Flamme erhalten, wodurch eine weitere thermische Entlastung und eine weitere Steigerung der Betriebssicherheit erreicht wird. Zugleich kann man solche Laternen - verglichen mit den dünnwandigen Zylindern - robuster bauen, was sie u.a. in besonderem Masse für Weichen- und Signalleuchten geeignet macht. Zur Vermeidung eines störenden Kaltlufteinfalles in solch einen zwecks thermischer Entlastung weitgehaltenen Laternenkasten wird der eigentlichen Laterne zur Erhöhung des Soges zweckmässig noch ein in seiner Öffnung abgestimmter, vorzugsweise pyramidenförmig gestalteter Schornstein aus Blech aufgesetzt.

Die Versuche mit dem erfindungsgemässen Zylindersystem ergaben eine bis dreifache höhere Lichtstärke gegenüber der mit Standardzylinder erreichbaren, eine Minderung des spezifischen Verbrauches um ca. 30% und eine weit geringere Neigung der Flammen zum Blaken.

Die Abbildungen 1 bis 4 zeigen Ausführungsbeispiele erfindungsgemäss gestalteter Hochleistungszylindersysteme. Abbildung 1 zeigt die beiden Elemente, Kegeldüse 1 und den Zylinder 2 des neuen Zylindersystems gebrauchsmässig ineinander gesteckt gezeichnet.

Abbildung 2 zeigt das gleiche System aufgesetzt auf den Brennerkopf eines Ringdochtbrenners. Die ungefähr in der Höhe des den Ringdocht 3 umschliessenden Mantelrohres 4 endende Kegeldüse 1 erhält - zugleich den unmittelbaren Lufteintritt in den Zylinder versperrend - ihre Luft über die Lochkreise 5, 5' im den Zylinder 2 tragenden Korb 6 des Brennerkopfes. Die Zentrierung der Kegeldüse 1 gegenüber dem Docht 3 erfolgt durch den Zylinder 2. Bei von Anfang an für das neue System gebauten Lampen ist die Kegeldüse 1 mit dem Korb 6 zweckmässig zu einem einzigen Bauelement zu vereinigen.

Abbildung 3 zeigt eine Ausführungsform bei der Zylinder und Kegeldüse ein einziges Bauelement bilden. Im Gegensatz zu den vorgezeigten Ausführungsformen besteht hier auch die Kegeldüse zweckmässig aus Glas.

Abbildung 4 zeigt das Schnittbild einer mit einer Laterne statt des rohrförmigen Zylinders ausgerüsteten Lampe resp. Brennerkopfes. Die vier durch einen Rahmen 7 zusammengehaltenen Scheiben 8 bilden hier eine Laterne, die nach unten durch die Bodenplatte 9 geschlossen ist. Durch die Bohrung 10 in der Bodenplatte 9 wird die Laterne und die auf der Bodenplatte befestigte Kegeldüse 1 gegen den Docht 3 zentriert. Ihre Luft erhält die Kegeldüse 1 durch z.B. kreisförmig zwischen Mantelrohr 4 und dem Mantel der Kegeldüse in der Bodenplatte 9 angeordnete resp. vorgesehene Bohrungen 11. Nach unten trägt die Bodenplatte 9 das Distanzrohr 12, welches mittels des Gewinderinges 13 mit dem entsprechenden Gegengewinde am Brenner verschraubt ist. Die durch die Bohrungen 11 der Kegeldüse 1 und den Dreieckausschnitt 15 dem Dochtinneren zuzuführende Verbrennungsluft tritt durch Öffnungen 14 in das Distanzrohr ein. Zur Erhöhung des Schornsteinsoges und Vermeidung eines störenden Kaltlufteinfalles in den Schorn- stein von oben erhält die Glaslaterne zweckmässig noch einen pyramidenförmigen Aufsatz 16 aus Blech, dessen optimaler Öffnungsquerschnitt 17 durch Versuche ermittelt ist.

Claims (5)

1. Hochleistungszylindersystem zur Erzielung grösserer Helligkeit bei Petroleumlampen, insbesondere Ringdochtlampen, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle des üblichen im Bereich der Flamme bevorzugt venturirohrartig gestalteten Zylinders eine die Brennermündung ringförmig von unten her umgebende, sich nach oben verjüngende und im Bereich des Dochtmundes endigende Düse zur unmittelbaren und vollkommenen Heranführung der Aussenluft an die Flamme vorgesehen ist, die in Verbindung mit einem Kegeldüse und Flamme umschliessenden Kamin verbrennungstechnisch besonders günstige Strömungsverhältnisse ergibt.

2. Hochleistungszylindersystem für Petroleumlampen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das Kegeldüse und Kamin getrennte, unabhänig von einander auswechselbare Bauelemente darstellen.

3. Hochleistungszylindersystem für Petroleumlampen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Kegeldüse und Brennerkopf, insbesondere Kegeldüse und der der Zylinderhalterung dienende Korb, ein zusammengehöriges Bauelement bilden, das durch Aufsetzen eines vorzugsweise zylindrischen Kamines (glattmantligem Zylinder) zum beanspruchten System ergänzt wird.

4. Hochleistungszylindersystem für Petroleumlampen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Kegeldüse und Kamin eine einzige Bauelementeinheit bilden.

5. Hochleistungszylindersystem für Petroleumlampen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kamin als aus einzelnen Glasscheiben gebaute Laterne ausgebildet ist, der zur Erhöhung des Soges ein hinsichtlich seiner Öffnung abgestimmter, vorzugsweise pyramidenförmig gestalteter Schornstein aus Blech aufgesetzt ist.