Vorrichtung zum Vergasen und Verbrennen von flüssigen Kohlenwasserstoffen, insbesondere von
Kerosin oder Leuchtöl, unter Verwendung von Druckluft
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Vergasen und direkten Verbrennen von flüssigen Kohlenwasserstoffen, insbesondere von Kerosin oder Leuchtöl, unter Verwendung von Druckluft.
In Brennern zur Verbrennung von flüssigen Brenn stoffen gab es bisher zwei Systeme, wovon das eine Systern die Brennstoff-Flüssigkeit mechanisch versprüht, oder mit Gas in Berührung gebracht und weiter mit Luft gemischt wird, um sie zu verbrennen. Im an deren System-Brenner, in welchem die Flüssigkeit vergast, wird diese im Brenner mit Primärluft gernischt und dann verbrannt, während Sekundärluft zusätzlich zugeführt wird. Die vorliegende Erfindung befasst sich mit dem letzteren System, von dem es drei Typen gibt, von denen die erste Type einen Docht verwendet, die zweite Type einen Düsenstrahl und die dritte Type einen Topf.
Obwohl der Brennertyp mit Docht sehr bequem zu handhaben ist, hat sie den Nachteil, dass die Vorrich- tung bedeutend grössere Abmessungen aufweisen muss, wenrt eine grosse Brennstoffmenge zu verbrennen ist, wobei diese verschiedene Zusatzvorrichtungen zur vollständigen Verbrennung des Brennstoffes erfordert.
Im Brenner der Düsenstrahltype wird der Brennstoff mit Hilfe von Aussenwärme und Druck für die Verbrennung völlig vergast. Deshalb kann eine vollständige Verbrennung leichter erzielt werden, als beim Docht-Typ, wogegen aber diese Düsenstrahl-Type zum Zünden umständlich ist. Zudem wird zusätzlich ein Mittel zum fortlaufenden Vergasen des Brennstoffes mit zugeführter Aussenwärme benötigt, um die Verbrennung in einem stationären Zustand aufrecht zu erhalten. Dies führt zu dem Nachteil, dass das Innere der Brennerdüse mit Kohlenstoff belegt wird.
Zusätzlich erfordert der Brenner der Düsenbauart ein propertio- nel grösseres Ausmass, wenn eine grössere Brennstoffmenge verbrannt werden soll, sondern er ist auch einer erhöhten Störanfälligkeit unterworfen, mit den damit verbunden Reparaturkosten.
Der Brenner der letztgenannten Bauart, nämlich der Topf- bzw. Behälterbauart ist zur Verbrennung von grösseren Brennstoffmengen geeignet. Er wird in
Verbindung mit einer Einrichtung zum Abführen der Rauchgase nach draussen verwendet. Diese Art ist einfach zu handhaben und für Heizzwecke geeignet.
Jedoch ist eine vollständige Verbrennung nicht mog- lich, mit dem Ergebnis dass Kohlenstoff im Brenner alelagert wird, was umständliche und zeitraubende Reinigungsarbeiten erfordert. Demgemäss muss bei diesem Typ für Kocllzwecke die Brennkammer ve ständig eingekapselt sein und das Erwärmen muss indi rekt unter grossen Schwierigkeiten bewirkt werden.
Es ist zur Vermeidung der erwähnten Nachteile der verschiedenen Brennerarten das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Brennervorrichtung zu schaffen, in der sicheres und wirtschaftliches Öl, wie zum Beispiel Petrolähter, insbesondere Kerosin oder Leuchtöl, mit Hilfe von primärer Druckluft vergast und Reaktionen wie dem thermischen Cracken unterworfen werden kann, wobei die so vergasten und gecrackten Oase direkt ohne Trennung verbrannt werden können.
Dadurch wird eine vollständige Verbrennung erzielt, bei einer minimalen Ölmenge und bei gleichbleibendem Wirkungsgrad, wie bei Verwendung von Stadt- bzw.
Leuchtgas oder verfliissigten Kohlenwasserstoffen.
Die Vorrichtnng gemäss vorliegender Erfindung, zom Vergasen und direkten Verbrennen von flüssigen Kohlenwasserstoffen, insbesondere Kerosin oder Leuchtöl, zeichnet sich durch einen Gasbrenner mit Gebläse aus, das mit einet als Injekter wirkenden Druckiuft-Ausstossdüse in Verbindung steht, welch'letztere in einer mit Gasansaugöffnungen versehenen Brennermittelstück einer mit Brennstoffzuieitung versehenen Vergasungskammer sitzt.
Ferner trägt ein Ven turirohr VoEn Brennermittelstück ausgehend, nach oben in einen, die Flamrnen des ausgestossenen Gases stab- lisierenden Käfigraum, der oberhalb des Venturrohres mit eine? Umlenksclieibe uberdeck ist. Dr Game ist derart, dass das Gebläse primäre Druckluft der Düse zuführt, was ein Ansaugen des vergasten Brennstoffes aus der Vergasungskammer durch Öffnungen hindurch und eine innige Mischung desselben mit der Primärluft im Venturirohr bewirkt, welches Gemisch im Käfigraum hochsteigt,
das von der Umlenkscheibe reflektiert und mindestens zum Teil nach unten in Richtung Vergasungskammer umgelenkt wird, wo die Vergasung des zugeführten Brennstoffes mit Hilfe des kreisenden Verbrennungsgases mit thermischen Crackens erfolgt, und das so erzeugte Verbrennungsgas in der Vorrichtung direkt verbrannt wird.
Vorliegende Vorrichtung ist in einer beispielsweisen Ausführungsform in beigegebener Zeichnung dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine vertikale Schnittansicht nach der Schnittlinie II-II von Fig. 2, und
Fig. 2 eine horizontale Schnittansicht nach der cShnittlinie I-I von Fig. 1.
Eine Heizöl-Zuleitung 1 von einer Heizöl quelle, wie z. B. ein Tank (nicht gezeigt), ist durch eine kreisrunde Aussenwand 13 des Brenners mit einer zylindrischen Vergasungskammer 10 zum Vergasen von Heizöl verbunden. Eine unter Druck stehende Luftleitung 2, die eine Druckluft-Ausstossdüse 3 am einen Ende derselben aufweist, ist mit einem Brennermittelstück 5, das als Injekter wirkt, verbunden, der konzentrisch innerhalb der Heizöl-Vergasungskammer 10 angeordnet ist, wobei das andre Ende der Luftleitung 2 mit einem von einem Gebläse-Antriebsmotor 12 angetriebenem Gebläse 11 in Verbindung steht. Eine Mehrzahl von in Abständen angeordneten Gassaugöffnungen 4 sind entlang dem unteren Umfang des Brennermittelstückes 5 vorgesehen, so dass das vergaste Öl in der Vergasungskammer 10 in das Brennermittelstück eingeführt wird.
Ein etwas konisches Venturirohr 6 des Gasgemisch-Bildungsteils erstreckt sich vom Brennermittelstück 5 aufwärts, um dadurch aus der Düse 3 ausgestossene Primärdruckluft mit dem aus der Vergasungskammer 10 durch die Saugöffnungen 4 hindurch eingeführten Gas zu mischen, zwecks Bildung eines brennbaren Gasgemisches. Über dem Venturirohr 6 ist eine Umlenkscheibe 8 vorgesehen, die von einer Anzahl sich nach aufwärts erstreckenden, nach innen geneigten, voneinander distanzierten und radialen Metallflügeln 9 gestützt wird, einen Käfigraum 15 bildend.
Diese Metallstützen 9 oder Flügel dienen dazu, die durch die Verbrennung des vom Venturirohr 6 ausgestossenen Gases gebildeten Flammen zu stabilisieren.
Die Umlenkscheibe 8 wirkt dahingehend, dass das vom Venturirohr 6 aufwärts ausgestossene Verbrennungsgas gegen dieselbe prallt und den Strom des Verbrennungsgases reflektiert bzw. in eine Abwärtsrichtung umleitet.
Mindestens ein Teil des gewendeten Gastromes strömt abwärts durch den von der Umlenkscheibe 8 und den Merallflügeln 9 begrenzten Käfigraum 15 hindurch zur Heizöl-Vergasungskammer 10. Der verbleibende Teil des Gases geht zwischen den Metallflügeln 9 hindurch in einen zweiten von der äusseren Brennerwand 13 begrenzten Raum 16. Im unteren Teil des Brenners, der von der Aussenwand 13 und von der Vergaserkammer
10 begrenzt ist, ist ein Sekundärluftgang 17 gebildet, welcher Sekundärluft-Auslassöffnungen 7 besitzt, durch welche Sekundärluft strömen kann, um mit dem Verbrennungsgas im Raum 16 gemischt und dadurch verbrannt zu werden, um die Verbrennung zu vollenden. Die Zahl 18 bezeichnet ein Brennerbett.
Im Betrieb wird Heizöl, wie z. B. Leuchtpetroleum, Petroläther, insbesondere Kerosin oder Leuchtöl (Stadtöl), von der Heizöl-Zufuhrquelle durch ein Durchlasserregulierorgan und die Ölzufuhrleitung 1 in di Vergasungskammer 10 gefördert. Gleichzeitig damit wird Luft unter Druck oder Primärluft durch die Düse 3 am Ende der Leitung 2 ausgestossen, wodurch der Druck im Brennermittelstück 5 verringert wird.
Das in die Vergasungskammer 10 geförderte Heizöl wird durch das darin kreisende Verbrennungsgas vergast und zudem durch thermisches Cracken in den gasförmigen Zustand gebracht, und so wird das vergaste Öl zusammen mit dem kreisenden Verbrennungsgas durch die Saugöffnungen 4 in das Brennermiittelstück 5, in welchem der Innendruck, wie bereits erwähnt, verringert worden ist, gesaugt. Die in das Brennermittelstück T eingeführten Gase werden im Venturirohr 6 mit der Primärluft zu einem brennbaren Brenngasge- misch gemischt, das seinerseits zum Verbrennen aus dem Venturirohr 6 ausgestossen wird. Das ausgestossene Verbrennungsgas prallt wie erwähnt gegen die Umlenkscheibe 8, damit seine Strömungsrichtung nach Abwärts gewendet wird. Ein Teil des umgekehrten Gasstromes strömt vom Käfigraum 15 in die Vergasungskammer 10.
Der verbleibende Teil des umgelenkten Gasstromes geht durch die von den Metallflügeln 9 gebildeten Lücken hindurch in den Raum 16, wo sekundäre Verbrennung mit der vom Sekundärluftgang 17 durch die Sekundärluft-Auslassöffnungen 7 einströmenden Luft bewirkt wird. Auf diese Weise wird eine vollständige Verbrennung erzielt. Die Verbrennung geht weiter durch Wiederholung obigen Vorganges.
Wmhrend des anfänglichen Zündens wird die Verdampfungsverbrennung während einiger Minuten fortgesetzt, bis das Heizöl vergast wird. Die Durchströmungsgeschwindigkeit der Luft vom Gebläse 11 kann entsprechend der Durchlassgeschwindigkeit des Heizöls reguliert werden.
Zum besseren Verständnis sei noch das Nachstehende erwähnt:
Leuchtpetroleum wird thermisch bei einer Temperatur von 500 bis 750" gecrackt, um zu gecracktem Gas zu werden, wobei Kohlenstoff niedergeschlagen wird. Wenn dabei der Druck zu gering ist, wird die Reaktion zu stark beeinträchtigt. Wenn diese jedoch in einem Strom von Kohlendioxyd und Wasserdampf ausgeführt wird, so erfolgen thermisches Cracken und Reaktionen des Kohlendioxydes gleichzeitig und dadurch wird Kohlenoxyd reich an gecracktem Gas erzeugt, ohne dass Kohlenstoff niedergeschlagen wird.
Auf diese Weise ist das erzeugte Gas ein aus H2, CH3, C2H..., Co usw. zusammengesetztes brennbares Gas.
Die Erhöhung der Temperatur auf die erforderliche Höhe, um ein solches thermisches Cracken zu bewirken, kann durch die Einführung von Verbrennungsgas in die Vergasungskammer 10 erzielt werden. Gleichzeitig werden Kohlendioxyd und Wasserdampf als Verbrennungsprodukte erhalten. Der Erfinder glaubt, dass ein solches selbsterzeugtes Verbrennungsgas verwendet werden kann, um das Cracken der Flammen zu erwirken. Das erzeugte Gase ist von geringem Druck und für den Zwecks seiner Verbrennung ist deshalb die übliche Praxis einen Gebläse-Gasbrenner zu verwen den, in welchem Luft unter Druck wie beschrieben durch die Düse 3 ausgestossen wird.
Wie erläutert, ermöglicht die vorliegende Erfindung sicheres und wirtschaftliches Heizöl, wie z. B. Leuchtpetroleum, Petroläther, insbesondere Kerosin oder Leuchtöl, so vollständig zu vergasen und zu verbrennen, wie Leuchtgas oder verflüssigten gasförmigen Kohlenwasserstoffen mit einem resultierenden hohen Heiz-Wirkungsgrad. Zudem schafft die vorliegende Erfindung eine Brennervorrichtung, die im Aufbau viel weniger kompliziert ist, als die üblichen Gasgeneratoren, und die ohne die Notwendigkeit des Trennens des Gases und ohne irgend welchen Wärmeverlust zufolge der Gasproduktion sicher und äusserst leistungsfähig im Gebrauch ist.
Opwohl die Erfindung zum Zwecke der Veranschaulichung unter Bezugnahme auf eine einzelne Verkörperung derselben beschrieben und gezeigt worden ist, so versteht es sich, dass die Reichweite der Erfindung nicht nur durch den beigegebenen Patentanspruch beschränkt wird.