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KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 24: Feuerungsanlagen.

MAX ARNDT in AACHEN.

der Feuerungsgase.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 12. April 1895 ab.

Bekanntlich entsteht bei Feuerungen ein Wärmeverlust, wenn dem Brennstoff ein zu grofser Ueberschufs an Verbrennungsluft zugeführt wird, da hierbei die überschüssigen Luftmengen unnütz auf die hohe Temperatur der abziehenden Gase erwärmt werden.

Würde man einem Brennstoff genau so viel Luft zufuhren, als derselbe theoretisch zu seiner Verbrennung bedarf, so würde man, da das Endproduct der Verbrennung von Kohlenstoff und Sauerstoff Kohlensäure ist, ein Rauchgas mit 21 Volumprocent Kohlensäure erhalten, weil die atmosphärische Luft 21 pCt. Sauerstoff enthält.

Die Kohlensäure ist etwa 1,5 mal schwerer als atmosphärische Luft und die übrigen im Rauchgase hauptsächlich enthaltenen Gasarteri; es mufs daher auch ein Rauchgas um so schwerer sein, je gröfser sein Gehalt an Kohlensäure ist. Wird aber dem Brennstoffe zu viel Luft zugeführt und dadurch der Kohlensäuregehalt des Rauchgases, sowie das letztere überhaupt verdünnt, so wird das Gas leichter und es dient deshalb das specifische Gewicht der Rauchgase zur Beurtheilung der Oekonomie einer Feuerung, die um so gröfser ist, je mehr bis zu einer gewissen praktischen Grenze Volumprocente Kohlensäure im Rauchgase enthalten sind, also je schwerer dasselbe ist.

Es liegt nun dem neuen Verfahren als Erfindungsgedanke die Idee zu Grunde, die Differenzen des Rauchgasgewichtes nutzbar zu machen, um mittelst derselben die dem Brennstoffe zuströmenden Mengen Verbrennungsluft im erforderlichen ökonomischen Mafse zu reguliren. Dies geschieht dadurch, dafs ein dem Feuerzuge ununterbrochen entnommener Theil der Verbrennungsgase durch eine beliebige Gaswaage (oder auch durch ein als Gaswaage dienendes Aräometer u. s. w.) geleitet wird und die durch die Gasgewichtsdifferenzen hervorgebrachten Schwingungen der Gaswaage u. s. w. auf einen diesen Schwingungen folgenden, mit der Waage verbundenen, beliebig gestalteten Körper B übertragen werden, der in Gemeinschaft mit den in der Zeichnung dargestellten Einrichtungen die Regulirung der Verbrennungsluft bewirkt.

' Fig. ι zeigt eine hierzu dienliche elektrische •Regulirvorrichtung. Dieselbe besteht aus dem mit einem beliebigen schwingenden Theil der Gaswaage verbundenen Gehänge G, dem von diesen getragenen Schwingkörper B mit Ankert, dem Elektromagneten M, den drei Leitungsstücken C, D und E und aus der Isolirnng /. Der Elektromagnet M erhält zeitweise elektrischen Strom durch eine beliebige Contacteinrichtung, z. B. durch ein Uhrwerk T. Das Uhrwerk setzt einen Schleifcontact H in Umdrehung, der mittelst Stiftes L in einen Quecksilbercontact K eintauchend oder sonstwie leitend verbunden, durch zeitweise Berührung mit der Contactfeder F den Stromschlufs ι, 2, 3 ... 7 bewirkt. Hierbei zieht der Elektromagnet M den Anker A und damit den Schwingkörper B an, der sodann mittelst seiner Theile α und b, je nach seiner vom

Stande der Gaswaage, also vom jeweiligen Gasgewicht abhängigen Höhenlage elektrischen Contact herstellt zwischen dem Leiter C und einem der beiden Leiter D oder E. Die Leiter D und E sind von einander durch die Isolirung J getrennt, so dafs sie niemals gleichzeitig Strom erhalten können. Der leistenartige Ansatz c der Isolirung / befindet sich an einer Stelle, die von dem Theile α des Schwingkörpers B dann getroffen wird, wenn dem Brennstoffe der Feuerung die Verbrennungsluft im ökonomisch richtigen Verhältnifs zufliefst und das Gas in der Waage das diesem Verhältnifs entsprechende Gewicht hat. Der Ansatz c hat somit den Zweck, dafs bei seiner Berührung mit dem Theile α des Schwingkörpers B ein elektrischer Contact nicht stattfindet, also keiner der beiden Leiter D und E Strom erhält.

Der Zweck dieser Regulirvorrichtung besteht nun darin, den beim Stromschlufs mittelst des Schwingkörpers B entweder durch den Leiter D oder den Leiter E gehenden elektrischen Strom in beliebiger Weise dazu zu benutzen, dafs derselbe anderweite beliebige Einrichtungen, welche das Oeffnen und Schliefsen des Zugschiebers oder der Zugklappe einer Feuerung bewirken, derart steuert oder beeinflufst, dafs dadurch die Luftzuführung zum Brennstoff dem jeweiligen Bedarf entsprechend geregelt wird.

So zeigt z. B. Fig. 2 eine im Verhältnifs zu Fig. ι verkleinert gezeichnete Winde, von deren Trommel t mittelst des über Rollen laufenden Seiles ^ der Zugschieber S im Rauchkanal ο bewegt wird.. Der Antrieb der Trommel t erfolgt durch die Wellen W₁ W₂ u. s. w., die darauf befindlichen konischen Räder r und durch die Schnecke s mittelst des verzahnten Trommelkranzes, jedoch nur dann, wenn einer der beiden kräftigen Elektromagnete Mi₁ oder m₂ Strom erhält und mittelst des mit Ankern Ct₁ und a₂ versehenen Hebels h eine der beiden auf Welle W₁ befindlichen Kuppelungen U₁ oder k₂ einrückt. Jeder der beiden Magnete ist durch Leitung 9, 8, 17 bezw. durch die Leitungen 16 und 21 mit dem Leiter C (Fig. 1) verbunden, der Magnet Mi₁ jedoch durch Leitung 18 bis 20 nur mit dem Leiter E und der Magnet m.₂ durch Leitung 12 bis 15 nur mit dem Leiter D.

Würden z. B. die Verbrennungsgase einer gewöhnlichen Planrostfeuerung etwa 16 Volumprocent Kohlensäure enthalten, welcher Gehalt einer zu geringen Menge Verbrennungsluft entspricht, so würde, wenn der Leiter D (Fig. 1) den elektrischen Strom zur Oeffnung des Zugschiebers 5 verwenden läfst, der Schwingkörper B sich etwa in der in Fig. 1 gezeichneten Höhenlage befinden und die Regulirung der Verbrennungsluft sich in folgender Weise vollziehen.

Durch Schleifcontact bei 3 erhält Magnet.M Strom, zieht mittelst Ankers A den Schwingkörper B an, so dafs dieser durch Theil b Contact mit dem Leiter C und durch Theil a Contact mit dem Leiter D herstellt. Es erhält hierdurch nun auch durch Stromschlufs in der Leitung 8, 9, 10, 11, 12 bis 17 der Magnet Mz₂ (Fig. 2) Strom und zieht mittelst Anker a₂ den Hebel h an; dieser rückt die Kuppelung k der dauernd umlaufenden, z. B. durch Seil / angetriebenen Welle W₁ ein und bewirkt nun, wenn der Umlauf dieser Welle in der Richtung des eingezeichneten Pfeiles stattfindet, durch die Getriebe r, Wellen W₂ und κ>₄ und Schnecke s eine Drehung der Windentrommel t in der gezeichneten Pfeilrichtung während der Dauer des Stromschlusses, so dafs der Zugschieber S mehr geöffnet und dem Brennstoffe dadurch mehr Luft zugeführt wird. Der Stromschlufs dauert nur kurze Zeit und der Hebel h kehrt in seine Mittellage zurück, sobald der elektrische Strom wieder geöffnet wird.

Erhält der Brennstoff zu viel Luft, werden mithin die Verbrennungsgase wieder leichter und wird dadurch der Schwingkörper B in eine Höhenlage gebracht, in welcher dieser den Stromschlufs mit dem Leiter E bewirkt, so geht der elektrische Strom in der Leitung 8, 9, 10, 11, 18 bis 21 und Leitung 17 durch den Magneten m_x, dieser zieht den Anker Ci₁ an und rückt dadurch mittelst Hebels h die Kuppelung k_x ein, so dafs durch Wellen w_& w_i und Schnecke s die Trommel in eine der Pfeilrichtung entgegengesetzte Drehung versetzt, der Zugschieber S wieder geschlossen und der Luftzutritt zum Brennstoff gedrosselt wird.

Fig. 3 zeigt die Gaswaage, in deren verlängertem Gehäuse unterhalb der Waage die beschriebene Regulirvorrichtung angeordnet ist. Dieselbe kann auch an beliebig anderer Stelle angebracht sein.

An dem Balken der Gaswaage hängen die beiden Wägekörper W₁ und W₂ , davon der erstere in Luft, der letztere aber in dem zu wägenden und in Pfeilrichtung 1 und 2 durch einen den Körper W₂ umgebenden Gasbehälter geleiteten Rauchgas. Wird das Rauchgas schwerer, so erhält der Wägekörper W₂ Auftrieb und der Zeiger V einen Ausschlag von links nach rechts, wird das Rauchgas wieder leichter, so findet das Gegentheil statt. Die Schwingungen der Waage werden mittelst des Gehänges G auf den Schwingkörper B übertragen. Die Trommel· des Uhrwerkes T kann gleichzeitig zu Registrirzwecken dienen, wobei der Elektromagnet Mi₃ das Druckstück d zeitweise anzieht und dieses einen am Gehänge G₁ befindlichen Schwingkörper an den die sich drehende Trommel des Uhrwerkes T umschliefsenden Papierstreifen registrirend andrückt.

Fig. 4 veranschaulicht die Anordnung, nach

welcher die Regulirvorrichtung an der Säule U der Waage angebracht ist, derart, dafs die Isolirung J an der Säule U befestigt ist. Die Isolirung J trägt die Leiter CDE und den Elektromagneten M. Der Schwingkörper B mit Anker A ist mittelst leichter Feder N an dem Zeiger V der Waage befestigt, schwingt also gleich diesem in einer Verticalebene. Die Wirkung ist dieselbe wie zuvor. Der Magnet M zieht mittelst Ankers A den Schwingkörper B zeitweise an und dieser giebt sodann Contact zwischen den Leitern C und D oder C und E.

Fig. 5 zeigt den Antrieb der Welle W₁ mit Schnecke s unmittelbar durch einen kleinen Elektromotor e. . Derselbe erhält durch einen der beiden Leiter E oder D der Regulirvorrichtung nur Strom während der Dauer des Schleifcontactes 3 (Fig. 1) und wird, in beliebiger und bekannter Weise für Rechts- und Linksumlauf der Welle W₁ elektrisch umgesteuert; die Schnecke s treibt dabei wieder eine Trommel t wie in Fig. 2.

Die Welle W₁ kann auch als Schraubenspindel ausgebildet sein, welche in bekannter Weise eine Schraubenmutter antreibt, die mit dem Zugschieber S (oder der Zugklappe) verbunden ist und diesen regulirend bewegt.

Fig. 6 stellt schematisch eine Einrichtung dar, mittelst deren die Umdrehungsrichtung der Trommel t auch durch ein beliebiges Druckmittel (z. B. Prefsluft) geändert werden kann, indem dieses auf die eine oder die andere Seite des Kolbens ρ wirkt und dieser, in ähnlicher Weise wie in Fig. 7 gesteuert, die Kuppelungen U₁ und k.₂ (Fig. 2) nach Erfordernifs ein- oder ausrückt.

Fig. 7 zeigt schematisch eine pneumatisch bethätigte Regulirvorrichtung. An dem Gehänge G, also an der Gaswaage, hängt wieder der Schwingkörper B. Derselbe kann reibungsfrei zwischen zwei Rahmen^ undy₂ schwingen, welche die Platten D₁ und E₁ tragen und mit den Ventilen V₁ und v₂ des Luftgehäuses I₁ verbunden sind. Dem Luftgehäuse I₁ wird verdünnte oder Prefsluft in Pfeilrichtung 23 zugeführt; seine Stutzen g_x und g₂ sind durch Röhren r_x und r₂ mit einem Cylinder z₂ verbunden, so dafs dessen Kolben p₂ durch die Ventile V₁ und v.₂ gesteuert wird. An Cylinder Z₁ ist das Luftgehäuse I₂ angeschlossen, in welches verdünnte oder Prefsluft in Pfeilrichtung 22 strömt. Z₁ und L₂ sind durch das Ventil v₃ getrennt, das in beliebiger Weise, z. B. durch eine sich drehende Scheibe w, Nasen U₁ ?j₂ und Hebel h_l zeitweise geöffnet wird. An dem oberen Theile C₂ des Gestelles C₁ befindet sich der leistenartige Ansatz c, der auch hier wie bei der elektrischen Vorrichtung nach Fig. 1 bewirken soll, dafs eine Bewegung des Zugschiebers S nicht stattfindet, wenn der Theil a des Schwingkörpers B diesen Ansatz c trifft, und das ist der Fall, wenn das Gewicht des Rauchgases in der Waage der richtig bemessenen Menge Verbrennungsluft entspricht, eine Aendemng der Schieberöffnung also nicht erforderlich ist.

Die Zeichnung (Fig. 7) ist für eine mit Prefsluft betriebene Vorrichtung ausgeführt. Die in beliebiger Weise angetriebene, sich drehende Scheibe u trifft zeitweise mit ihrer Nase U₁ diejenige n.₂ des Hebels A₁ und letzterer öffnet das Ventil V₃, so dafs die Prefsluft in den Cylinder Z₁ sowie hinter den Kolben P₁ treten kann und dieser mittelst Stange q den Schwingkörper B so lange an C₁ und D₁ oder JJ₁ oder c andrückt, als die Nase U₁ an der Nase n.₂ gleitet. Verlassen sich dieselben hierauf, dann treten der Hebel Ji₁ und das unter Federwirkung stehende Ventil v_s in ihre Ruhelagen zurück, die Prefsluft kann aus dem Cylinder Z₁ durch eine feine Oeffnung χ langsam entweichen und der Kolben p_x giebt den Schwingkörper B frei.

Bei Anwendung von verdünnter Luft würde das Luftgehäuse L₂ mit dem Ventil v₃ auf der entgegengesetzten Seite des Kolbens P₁ am Cylinder Z₁ angeordnet sein, und der Kolben p₉ im Cylinder L₂ würde entgegengesetzte Bewegungen ausführen wie bei Anwendung von Prefsluft.

Wird nun zum Zwecke der Schieberregulirung das Ventil V₃ geöffnet, so drückt der Kolben ρ_Ύ bei Prefsluft mittelst Stange q den Schwingkörper B .mit dem Theile b an das Gestell C₁ und mit dem Theile α je nach seiner jeweiligen Höhenlage entweder an die Platte D₁ oder an die Platte E₁ oder aber auch an den festen Ansatz c. Durch das Andrücken des Schwingkörpers B an die Platte D₁ wird Ventil v.₂ geöffnet und der Kolben p.₂ erhält linksseitig Druck, trifft jedoch der Theil a die Platte E₁, so findet das Gegentheil statt.

Die Bewegungen des Kolbens p.₂ werden nun in beliebiger Weise zur Steuerung der weiteren beliebigen Einrichtung zum Oeffnen und Schliefsen des Zugschiebers 5 benutzt, z. B. wie in Fig. 6. Die verbrauchte Menge Prefsluft kann durch feine Oeffhungen χ aus dem Cylinder L₂ entweichen bezw. bei Anwendung von verdünnter Luft atmosphärische Luft durch die Oeffnungen χ in denselben eintreten, wobei die Kolben ρ in Fig. 6 und p.₂ in Fig. 7 durch beliebige Mittel, z. B. durch Federbelastung, wieder in ihre Mittelstellung zurückkehren, bei welcher eine Verstellung des Rauchschiebers oder der Zugklappe u. s. w. nicht stattfindet.

Dieselbe Regulirvorrichtung kann auch durch Wasserdruck oder durch sonst ein beliebiges anderes Druckmittel bethätigt werden. Ferner können die beschriebenen Vorrichtungen auch auf solche Luftregulireinrichtungen, Klappen,

Jalousien u. s. w. einwirken, die sich vor der Feuerung befinden, überhaupt auf alle Einrichtungen, die den Zweck haben, den Luftzutritt zum Brennstoff zu fördern oder zu hemmen. ■ .

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Ein Verfahren, den Zutritt der Verbrennungsluft zum Brennstoff einer Feuerung mittelst der Gewichtsdifferenzen der Verbrennungsgase zu reguliren, dadurch gekennzeichnet, dafs die dem Feuerzeug continuirlich entnommenen Gase durch eine Gaswaage (event. Aräometer) geleitet werden, an welcher ein Schwingkörper B angeordnet ist, der, den Schwingungen der Waage folgend, auf eine die Luftzugorgane bethätigende Regulirvorrichtung einwirkt.

2. Zur Ausübung des unter i. gekennzeich-' neten Verfahrens:

a) eine Regulirvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dafs der an der Gaswaage angeordnete Schwingkörper B zeitweise mittelst Elektromagnetes M an elektrische Leiter C und E bezw. C und D (Fig. i, 3 und 4) zu dem Zwecke angezogen wird, dafs derselbe je nach seiner vom Stande der Gaswaage bezw. vom Gasgewicht abhängigen Lage zeitweise Contact herstellt zwischen dem Leiter C und einem der beiden Leiter D oder E, und dafs der von den letzteren während des Stromschlusses abgegebene elektrische Strom entweder zum Antrieb oder zur Umsteuerung der die Bewegungen des Essenschiebers (Zugklappe u. s. w.) bewirkenden weiteren Einrichtungen benutzt werden kann, wohingegen die Regulirvorrichtung eine Aenderung der Luftzuführung zum Brennstoff nicht zuläfst, wenn der Schwingkörper B mit seinem beliebig gestalteten Theile a die Isolirung J trifft' und hierbei ein Stromschlufs nicht stattfindet;
b) eine Regulirvorrichtung (Fig. 7), dadurch gekennzeichnet, dafs der an der Gaswaage angeordnete Schwingkörper B zeitweise unter Benutzung eines beliebigen Druckmittels, z. B. Prefsluft, vom Kolben P₁ mittelst dessen Stange (oder durch sonstige Einrichtung) an das Gestell C sowie an einen der beiden plattenförmigen Körper D₁ oder E₁ angedrückt wird, so dafs der Schwingkörper B je nach .seiner vom Stande der Gaswaage bezw. vom Gasgewicht abhängigen Lage zeitweise durch Druck auf einen der beiden Körper D₁ oder E₁ ein zugehöriges Ventil (oder Schieber) V₁ oder v₂ öffnet und das Druckmittel durch Rohr T₁ oder r₂ in einen Cylinder I₂ geleitet wird, so dafs die Bewegungen des Kolbens p.₂ entweder zum Antrieb oder zur Umsteuerung der die Bewegungen des Essenschiebers (Zugklappe u. s. w.) bewirkenden weiteren Einrichtungen benutzt werden können, wohingegen die Regulirvorrichtung eine Aenderung der Luftzuführung zum Brennstoff nicht zuläfst, wenn der Schwingkörper B mit seinem beliebig gestalteten Theil α den beliebig gestalteten Theil c am Obertheil C₂ des Gestelles C₁ trifft und hierbei ein Oeffnen der Ventile V₁ oder v₂ nicht stattfindet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.