DE2528559A1

DE2528559A1 - Verfahren und vorrichtung zur durchfuehrung chemischer reaktionen zwischen fliessenden medien

Info

Publication number: DE2528559A1
Application number: DE19752528559
Authority: DE
Inventors: Francois Prudhon; Augustin Scicluna
Original assignee: Rhone Poulenc Industries SA
Current assignee: Rhone Poulenc Industries SA
Priority date: 1974-06-28
Filing date: 1975-06-26
Publication date: 1976-01-08
Also published as: IL47568A; AU8231775A; FI751916A7; DK292275A; PH14305A; FR2276086A1; US4257339A; AT363060B; AR205277A1; DE2528559B2; ZA753874B; NL174980C; US4350101A; DE2528559C3; IL47568A0; ES438924A1; DK148697C; JPS5148773A; NL7507678A; CA1048395A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung chemischer Reaktionen zwischen fließenden Medien

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung,, mit welcher fließfähige Medien in Berührung miteinander gebracht und zur Reaktion gebracht v/erden, ohne daß hierbei die Wände der verwendeten Vorrichtung in Mitleidenschaft gezogen werden. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Verbrennung von verschiedenen Substanzen sowie den hierfür verwendeten Brenner.

Bekanntlich fällt es häufig schwer, eine schnelle nachteilige Veränderung von Bauelementen eines Brenners zu vermeiden, wenn nicht bestimmte Organe oder die Wände (des Brenners) mit einem feuerfesten Überzug versehen werden. Es sind auch bereits bestimmte Vorrichtungen bekannt, bei denen dieser Nachteil teilweise dadurch vermieden wird, daß man ein beträchtliches Volumen eines kalten nicht brennbaren Gases um die. Flamme einspritzt; aber abgesehen

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davon, daß derartige Brenner häufig nur für ganz spezielle Verbrennungen konstruiert sind, wird ein Verschmutzen oder Korrodieren der Wände nicht vollständig vermieden und häufig lassen sich derartige Brenner nur schwer zünden.

Die vorliegende Erfindung vermeidet die bekannten Nachteile und ermöglicht die Durchführung von Verbrennungen unter unterschiedlichen (variablen) Bedingungen in ein und derselben Vorrichtung, gegebenenfalls mit kleinen Abänderungen oder Modifizierungen. Die Vorrichtung zeichnet sich v/eiterhin durch geringe "Wärmeträgheit bzw. Temperaturverzögerung aus, so daß es möglich ist, die angestrebte Verbrennung oder Reaktion praktisch sofort zum Stillstand zu bringen oder in Gang zu.setzen.

Das erfindungsgemäße Verfahren, mit welchem eine Reaktion zwischen Strömen von fließfähigen Medien in einem von den Wänden (der Vorrichtung) entfernten Bereich sichergestellt wird, besteht darin, daß man in einen Raum oder eine Kammer mit kreisförmigem Querschnitt einen Gasstrom einführt, in . welchem keinerlei Reaktion stattfindet; der Gasstrom wird entlang schraubenförmiger Bahnen eingespeist, die bezogen auf ihre gemeinsame Achse symmetrisch und um einen axialen zylindrischen Bereich verlaufen; in diesem axialen Bereich wird ein Strom eines fließfähigen Mediums eingespeist, der aus ursprünglich praktisch geradlinigen Bahnen besteht und nachfolgend geradliniger Strom bezeichnet wird; er besteht aus Substanzen, die mit den Substanzen des schraubenförmig verlaufenden Stromes und/oder untereinander reagieren können ; weiterhin wird zumindest ein beschränkter Bereich der Kammer, in welcher die miteinander reagieren könnenden Substanzen in Berührung miteinander stehen, auf eine Temperatur gebracht, bei der die Reaktion einsetzt.

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Das Verfahren findet vor allem Anwendung .bei Verbrennungen: die brennbare Substanz kann der Reaktionskammer als Gas oder als Dampf oder als zerstäubte. Flüssigkeit, die gegebenen-

enthalt
falls Feststoffteilchen, zugeführt werden und macht zumindest einen Teil des geradlinigen Stromes aus. Der andere Teil dieses Stromes kann aus einem Gas bestehen, das mit dem Brennstoff reagiert und/oder Träger(-gas) dieses Brennstoffes ist.

Der schraubenförmige oder spiralige Strom kann entweder aus einem Inertgas bestehen oder aus Gasen oder Dämpfen, die mit dem axialen geradlinigen Strom reagieren können. Im Falle einer Verbrennung ist dieses Gas vorteilhafterweise Luft.

Es kann ebenfalls beispielsweise entlang der Achse der Kammer ein Gemisch aus Chlor und flüssigen, durch das Chlor zerstäubten gegebenenfalls chlorierten Kohlenwasserstoffen zugeführt und als spiraliger Strom ein Gemisch aus Äthylen und gesättigten oder ungesättigten Chlorkohlenwasserstoffen eingespeist werden. Andere Reaktionen lassen sich in analoger Weise bewirken.

Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls die Vorrichtung, die zur Durchführung des Verfahrens dient.

Diese Vorrichtung besteht aus einem rota.tionssymmetrischerx

Mantel , d.h. der Mantel ist

zylindrisch oder kegelstumpf^äanig; er begrenzt eine Kammer, die an einer ihrer Stirnseiten mit einer im wesentlichen ebenen Wand verschlossen ist die an ihrer anderen Stirnseite oder in deren Nähe zumindest teilweise offen ist; eine im Inneren der Kammer angeordnete zylindrische, perforierte und coaxial verlaufende Wand begrenzt mit dem zylindrischen oder kegelstumpfartigen Außenmantel einen Ringraum; durch die geschlossene Stirnseite der Kammer

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führen Mittel zum axialen Einbringen oder Einspritzen eines Teiles der Substanzen; mindestens eine Speiseleitung für den anderen Teil der Substanzen führt durch den Außenmantel und ist mit dem Ringraum so verbunden, daß die Substanzen tangential in diesen eintreten.

Ist der Außenmantel kegelstumpfartig ausgebildet, so ist er so gerichtet und geformt, daß die Geschwindigkeit der Gase in dem Ringraum praktisch konstant ist unter Berücksichtigung des Austrittes durch die Öffnungen in der perforierten Wand. Die zylindrische Innenwand ist vorzugsweise über einen Abschnitt hinweg perforiert, dec abhängt von der Wärmemenge und der Temperatur der Gase, wie nachfolgend näher erläutert, sowie entlang einem Kranz, der der offenen Stirnseite der Vorrichtung benachbart ist und zwar in dem Falle, daß die tangentiale Zuleitung für den spiraligen Strom nicht in unmittelbarer Nähe der stromabwärts liegenden Öffnung der Vorrichtung (Kammer) fixiert werden kann. Die Öffnungen, dieser perforierten Innenwand sind allgemein kreisförmig und sollen, zumindest auf ■ der Seite der geschlossenen Stirnseite der Vorrichtung, "dünnwandig" sein, d.h. das Verhältnis von Durchmesser der Öffnungen zu Wandstärke soll größer als 5 sein; die Mindeststärke der Wand wird ausschließlich durch mechanische Erfordernisse begrenzt. Es sind mindestens 6 Öffnungen vorhanden, die auf mindestens einer Kreislinie (Kranz) angeordnet sind, vorzugsweise jedoch auf mehreren Kreislinien der zylindrischen Wand. Der Hauptteil der Öffnungen wird auf der stromauswärts liegenden Seite der Vorrichtung angeordnet, um das Mischen der Substanzen, die miteinander in Berührung gebracht werden sollen, zu begünstigen und im Zusammenhang damit das Vorwärmen eines Teils dieser Substanzen sicherzustellen, wobei gleichzeitig die Innenwände vor der Reaktionswärme geschützt v/erden. Die Gesamtfläche der Öffnungen auf der stromabwärts liegenden Seite

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(der Vorrichtung) kann sehr gering sein und 1/10 bis zu 1/100 der Gesamtfläche der Öffnungen ausmachen.

Das Verhältnis des senkrecht zu seiner Achse verlaufenden mittleren Querschnittes des Ringraumes zum Gesamtquerschnitt der Öffnungen liegt vorzugsweise im Bereich von 5 bis 15, insbesondere im Falle eines zylindrischen Außenmantels .

Wenn der mittlere Innendurchmesser des Außenmantels mit D^ und der mittlere Innendurchmesser der perforierten Wand mit D₂ bezeichnet wird, so gilt, daß 1/2 D₁ - Dp vorzugsweise 1 bis 10 cm betragen soll, je nach der Menge bzw. dem Durchsatz des spiraligen Stroms. Der Durchmesser Dp wird vorzugsweise in Abhängigkeit der gesamten Reaktionswärmeabgabe bestimmt und beträgt 0/+ bis 0,57 k.mm, wobei k die Anzahl kcal bedeutet, die je Stunde von dem brennenden Brennstoff oder allgemein von der hervorgerufenen Reaktion abgegeben werden. D₂ soll nicht kleiner sein als 500 mm, wenn im geradlinigen Strom ein viskoser Reaktionspartner zugeführt wird, beispielsweise schweres Heizöl, das vorzugsweise sehr fein und homogen dispergiert werden muß.

Die Abmessung des Mittels zum Durchführen des axialen geradlinigen Stromes ist nicht vorgeschrieben. Dieses Mittel besteht allgemein aus e'inem E.ohr, zumindest außerhalb der eigentlichen Vorrichtung und soll eine gute Zerstäubung der Flüssigkeit oder einen Gaseintritt ohne wesentlichen Druckverlust ermöglichen. Die Ausbildung dieses Mittels ksnn¹s^lehr verschiedener Weise erfolgen. Handelt es sich um flüssige Brennstoffe, so wird vorteilhafterweise eine Düse verwendet, die in einer älteren Anmeldung (P 24 29 291.9-23) näher beschrieben ist oder ein einfaches Rohr mit einem kegelstumpfartigen Ausgang, auf das bzw. dem außerhalb der Vorrichtung eine Zuleitung aufgeschweißt wird, über die das für die Zerstäubung benötigte Gas zugeführt wird.

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Als einzige zusätzliche Vorsichtsmaßnahme muß beachtet werden, daß keine Vorrichtung verwendet wird, die einen sehr auseinanderstrebenden Strom (mit Winkel über 90°) liefert beim Einspeisen der Flüssigkeit.

Handelt es sich um einen gasförmigen Brennstoff, so ist es häufig von Vorteil, wenn die Wand, die die Vorrichtung an der einen Stirnseite abschließt, mit einem kreisförmigen Schirm geschützt wird, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der perforierten Wand und der parallel zu dieser Wand in einem Abstand von 2 bis 20 mm von dieser angeordnet wird. Dieser Schirm wird seinerseits durch den geradlinigen Gasstrom gekühlt. Es kann auch ein schmaler zylindrischer Raum vorgesehen werden, der mit dem Ringraum in Verbindung 'steht außerhalb der kreisförmigen geschlossenen Wand der Vorrichtung. Eine mit einem kegelstumpf artig zulaufenden Schnabel verseheneÖffnung läßt den Brennstoff und einen Teil des Gasstromes, der über die tangential einmündende Leitung zugeführt wird, in die Reaktionskammer treten. Die Speiseleitung für den Brennstoff öffnet sich stromabwärts praktisch auf der Höhe der ebenen Innenwand der Kammer. Es können auch in dieser ebenen Innenwand Öffnungen vorgesehen sein, die um das Einspritzrohr des Brennstoffes herum angeordnet sind.

Dieser zylindrische Raum kann auch von dem Ringraum isoliert und mit einer tangential einmündenden Leitung oder einer solchen verbunden sein, die eine beliebige Neigung aufweist bezogen auf die Außenwand der Vorrichtung, über die das Gas vermischt mit Brennstoff oder einem der Reaktionspartner zugeführt wird. Wenn auf der geschlossenen Stirnseite (stromaufwärts) der Vorrichtung eine doppelte Schirmwand oder ein zylindrischer Raum vorgesehen ist, so beträgt der Abstand e zwischen diesen beiden Wänden vorzugsweise 5 bis 20mm.

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Die Länge der Kammer ist nicht vorgeschrieben; sie hängt ausschließlich von der Verwendung und den Gebrauchsbedingungen der freigesetzten Wärme ab.

Es kann (können) diese Flamme oder die Reaktionsgase zu dem Verwendungsbereich hin gerichtet werden, senkrecht zur Achse der Vorrichtung, mit Hilfe einer tangential unmittelbar mit dem unteren Teil der Reaktionskammer verbundenen Leitung, die in die entgegengesetzte Richtung führt wie die Zufuhrleitung für den schraubenförmigen Strom, d.h. so, daß der gebildete Gasstrom austritt>ohne seine Richtung ändern oder umkehren zu müssen. In diesem Falle ist die untere Stirnseite der Reaktionskammer durch eine ebene Wand verschlossen.

Die Richtung und die Verteilung der Bahnen des schraubenförmigen Gasstromes verlaufen so, daß im axialen Bereich der Reaktionskammer ein Unterdruck erzeugt wird. Dieser Unterdruck bewirkt u.a., daß der Brennstoff angesaugt wird, weshalb auf diesen keinerlei Druck ausgeübt werden muß, außer eventuell dem für die Zerstäubung erforderlichen Druck; ein weiterer Effekt ist, daß der durch die Stirnseite der Vorrichtung eintretende Strom schnell im zentralen Kern eine praktisch geradlinige Richtung erhält.

'Das Vorhandensein des schraubenförmigen Stromes führt weiterhin dazu, daß die Flamme - im Falle einer Verbrennung oder allgemein die Reaktionszone eine im wesentlichen zylindrische Form erhält und das Wegschleudern oder Auftreffen ' von Brennstoff auf die Wände vermieden wird. Es ergibt sich hieraus weiterhin ein vollkommener Einschluß dieser Flamme ohne andere Vorrichtung, selbst bei hohen Einspritz geschwindigkeiten des axialen Stromes, beispielsweise im Bereich von 100 bis 150 m/s. Infolge des entstehenden Unterdruckes werden die heißen Gasteilchen zur Achse hin zurück-

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geführt und die Flamme verbleibt in einem Zylinder, dessen Radius etwa 1/3 des Radius der perforierten Wand beträgt. Dieser Durchmesser bleibt praktisch konstant unabhängig von den Durchsatzmengen des Brennstoffes. Hingegen ändert sich die Länge der Flamme in Abhängigkeit von diesen Durchsatzmengen.

Ks kann jedoch der Radius (der Flamme) verringert werden, indem an der offenen Stirnseite der Kammer oder auf der Höhe des Bereiches der hauptsächlichen Öffnungen (Perforationen) ein Diaphragma angeordnet wird in Form eines kreisrunden Kranzes, dessen axiale Öffnung den Durchmesser der Flamme in einem ähnlichen Verhältnis wie oben definiert bestimmt.
Die Zufuhr des

Gasstromes der anschließend in Rotation versetzt wird, erfolgt über eine tangential einmündende Leitung. Die Bedingungen, die hierbei hinsichtlich des Querschnittes dieser Leitung beachtet werden müssen, werden vor allem bestimmt von den Gegebenenheiten der Konstruktion und dem Bestreben, durch dieses Mittel keine unnötigen Druckverluste entstehen zu lassen. Ein Relativdruck von 0,2 bar ist allgemein ausreichend. Die Öffnung, die diese Zufuhrleitung und den Ringraum in Verbindung miteinander bringt, liegt vorzugsweise in der Nähe des stromabwärts gerichteten Teiles dieser Reaktionskammer im Falle einer zylindrischen Kammer; sie kann auch auf der stromaufwärts liegenden Seite angeordnet sein, vor allem dann, wenn der Außenmantel kegelstumpf artig ausgebildet ist, wobei die kleine Basis des Kegelstumpfes auf der stromabwärts liegenden Seite liegt.'

Der Brennstoff wird mit Hilfe einer üblichen Vorrichtung

gezündet beispielsweise einer Kerze_{ zwischen deren Elektroden ein Funke erzeugt wird. Diese Kerze kann auf einer zurückziehbaren Vorrichtung montiert sein, die beispielsweise ein Metallgebläse oder -balg umfaßt. Der Funken

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v/ird in einen Bereich erzeugt, in welchem Brennstoff und Verbrennungsmittel in Berührung miteinander stehen; darauf v/ird die Zündvorrichtung zurückgezogen, bis sie die perforierte Wand leicht berührt. Selbstverständlich kann das Gemisch auch durch eine Flamme entzündet bzw. hierdurch die gewünschte Reaktion in Gang gesetzt werden.

Die gesamte Vorrichtung kann aus gewöhnlichem Stahl hergestellt werden auf Grund des oben erwähnten Vorteiles hinsichtlich der Temperatur der Wände; rostfreier Stahl oder andere korrosionsfeste Metalle brauchen nur dann verwendet zu werden, wenn die Anwesenheit von irgendwelchen Oxidstäuben verhindert werden muß. Die Anwesenheit von v/armfestem Stahl oder feuerfestem Material ist nicht notwendig (unnütz).

Vorteilhafterweise tritt der Tangentialstrom aus dem Ringraum in die Reaktionskammer mit einer Geschwindigkeit ein, bei deren Berechnung davon ausgegangen v/ird, daß dieses

atl·-

Gas senkrecht die zylindrische Wand strömt und die üblicherweise an den öffnungen mit 15 bis 50 m/s berechnet wird. In der Tat erfolgt dieses Strömen mit einem bestimmten Einfallswinkel, der notwendig ist, damit sich die schraubenförmige Bex^egung ergibt, sowie der zentrale Bereich oder Kern mit Unterdruck,in welchem sich die Flamme fortpflanzt. Im Falle einer Verbrennung besteht der schraubenförmige Strom allgemein aus' Luft. Selbstverständlich muß die oben genannte Geschwindigkeit berücksichtigt werden und die angestrebte vollständige Reaktion sichergestellt sein. Innerhalb dieser Grenzen kann die Menge (der Anteil) einer der Komponenten des Gemisches schwanken, so daß auf diese Weise für eine gleiche Menge Brennstoff die Temperatur der Heißgase reguliert bzw. eingestellt werden kann. -

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Der Brennstoff kann ein Gas sein.wie Methan oder Propan oder ein anderer' leichter Kohlenwasserstoff, oder ein flüssiger Rückstand, der durch Verbrennung zerstört v/erden soll und gegebenenfalls Teer oder Ruß suspendiert enthält oder auch ein bei Raumtemperatur fester Körper, der vor dem Einspritzen geschmolzen wird, beispielsweise Schwefel, Es können auch andere Stoffe sehr unterschiedlicher Beschaffenheit eingeführt oder eingespritzt werden, um sie einer vorbestimmten Reaktion zu unterwerfen.

Die Durchführung des Verfahrens wird nachfolgend mit Bezug auf eine detaillierte Beschreibung der Vorrichtung und den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung entlang ihrer Achse;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie AB in Fig. 1 mit in die Ebene dieser Figur projezierten Zuleitungen für die fließfähigen Medien;

Fig. 3 einen Schnitt durch eine etwas abgewandelte Vorrichtung, ebenfalls entlang der Achse und

Fig. k einen Schnitt durch eine weitere Abwandlung der Vorrichtung, wiederum entlang der Achse.

Bei der Beschreibung der Vorrichtung v/ird vor allem auf 4-hre Verwendung als Brenner Bezug genommen. Der Mantel 1 und ein perforierter Einsatz 2 mit Öffnungen 3 bilden den Ringraum 4, in den über die tangential einmündende Zuleitung 5 Gas eingespeist wird. Im Inneren des Einsatzes 2 befindet sich die geschlossene Verbrennungskammer 6, die an der einen Stirnseite mit der Wand 7 abgeschlossen wird;

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durch diese tritt das Einspritzrohr 8 für. den Brennstoff ein; außerdem sind Öffnungen 9 vorgesehen für die Zufuhr des Verbrennungsmittels Luft. Die Luft stammt aus der zylindrischen Kammer 10, die von der Wand 7 und einer zu dieser parallel verlaufenden zweiten, zum Gehäuse gehörigen Außenwand 11 gebildet wird. Die Luft gelangt in die Kammer über die Zufuhrleitung 12, die in Pig. 2 tangential einmündend gezeigt wird, jedoch in einem beliebigen Winkel zu der zylindrischen Außenfläche der Kammer geneigt sein kann. Die Kerze 13 zum Zünden des Verbrennungsvorganges ist in die !wände 1 und 2 eingepaßt und kann nach dem Zünden zurückgezogen werden. Die Diaphragmen (Stauscheiben) H und 15 mit Mittelöffnungen 16 und 17, welch-3 den Durchmesser der Flamme bestimmen, sind fakultativ etwa in der Mitte der Brennkammer und beim Austritt aus der Brennkammer angeordnet. Der schraubenförmige Strom folgt im wesentlichen der Bahn, die durch die ausgezogenen Pfeile angegeben ist und hält bzw. schließt die Flamme bis zur Öffnung 17 in einem wesentlich zylindrischen Volumen ein; danach verbreitert sich die Flamme.

In der in Fig. 3 gezeigten Ausbildungsform entfällt die Zwischenwand 7 mit Öffnungen 9, die um das Einspritzrohr herum angeordnet sind. Stattdessen ist hier ein Schirm 18 vorgesehen, der am Schaft 19 befestigt ist, welcher seinerseits im Rohr 8 durch eine Querstange oder ein Kreuz 20 gehalten wird. Das Verbrennungsmittel wird über die Leitung 21 zugeführt. Das Gemisch aus Verbrennungsmittel und Brennstoff, das in einer solchen Vorrichtung im wesentlichen gasförmig sein soll, wird zunächst von dem Schirm abgelenkt, bevor es in die Kammer eintritt und hier die

Siromungs-

allgemeine geradlinige richtung in dem zentralen Kern annimmt.

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Eine weitere Ausbildungsform ist in Fig. 4 gezeigt. Bei dieser ist nur eine Zuleitung für Gas, das Verbrennungsmittel und Verdünnungsmittel ist, vorgesehen; weiterhin steht die zylindrische Kammer 10 mit dem Ringraum 4 in Verbindung und der (Außen-)Mantel 1 bzw. das gesamte Gehäuse verengt sich zum Flammenaustritt hin in Form eines Kegelstumpfes. Die Gasleitung 5 kann in diesem Falle im oberen (stromaufwärts liegenden) Teil der Vorrichtung angeordnet und der Einsatz 2 auf seiner gesamtenLänge perforiert sein; hierdurch kann gegebenenfalls der Brennstoff durch einen Teil des bei 5 zugeführten Gases zerstäubt v/erden. "Rohr8 zum Einspritzen des Brennstoffes endet dann in der nach innen zulaufenden Öffnung 22 in der Mitte der Zwischen- oder Stirnwand 7. Eine derartige Vorrichtung ist gleichermaßen geeignet für gasförmige und für flüssige Brennstoffe.

Ein Brenner der in Fig. 1 gezeigten Ausbildungsform hat beispielsweise eine Gesamtlänge von 45 cm, einen Innendurchmesser des Hanteis von 30 cm, einen 5mm dicken und 30 cm weiten (Innendurchmesser) Einsatz mit 75 Öffnungen von jeweils 20 mm Durchmesser, die auf der stromaufwärts liegenden Seite verteilt sind und ein Netz von 5 x 5 cm und 12 Öffnungen verteilt auf einer Leitlinie in der Nähe der stromabwärts liegenden Öffnung der Vorrichtung. Er wird mit 100 m^/h Methan und mit 3000 m^/h Luft gespeist, gemessen unter Normalbedingungen der Temperatur und des Druckes. Die aus diesem Brenner austretenden Gase haben eine Temperatur von 800⁰C; die Temperatur des perforierten Einsatzes beträgt 150⁰C, die Temperatur des Mantels 60⁰C.

Abgesehen von der einfachen Bauweise und dem Fehlen von Wärmeträgheit, das ein praktisch sofortiges Ab- und Wiedereinschalten des gewünschten Prozesses ermöglicht, liegt der Vorteil einer derartigen Vorrichtung vor allem darin, daß die gewünschte Reaktion oder Verbrennung unter Druck durchgeführt werden kann und daß man in beträchtlichen

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Mengenverhältnissen beispielsweise die für eine Verbrennung eingespeiste Menge Luft verändern kann, ebenso wie die Beschaffenheit und die Menge des Brennstoffes und diejenige des erzeugten Heißgases und damit seine Temperatur und dabei stets innerhalb der Zündgrenzen bleibt. Die außerordentlich geringe Wärmeträgheit gestattet die Anwendung eines zuverlässigen und einfachen Regelsystems für die Verbrennung mit beispielsweise einem Thermoelement, dessen Heißstelle die Wand der Verbrennungskammer leicht berührt und das ein elektrisch betätigtes Ventil steuert, mit dem ohne Verzögerung die Zufuhr von Brennstoff unterbunden werden kann.

Patentansprüche;

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Claims

Patentansprüche

(_1«J Yerfahr.en zur Durchführung einer Reaktion zwischen Strömen von fließenden Medien im Abstand von der Reaktorwand, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Gasstrom, in welchem keine Reaktion stattfindet, in einen zylindrischen Raum Achs-symmetrisch in einer schraubenförmigen Bahn in eine axiale zylindrische Zone führt und in die axiale Zone einen axialen geradlinigen Strom einspeist, der aus Substanzen besteht, die mit den Substanzen des schraubenförmigen Stromes oder gegebenenfalls untereinander reagieren können, und daß man zumindest in einem beschränkten Bereich die Ströme auf Reaktionstemperatur bringt.

g e k e η η
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch zeichnet, daß man als Axialstrom einen Brennstoff und als schraubenförmigen Strom zumindest einen Teil der Verbrennungsluft einspeist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Axialstrom eine zerstäubte Flüssigkeit einspeist.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem zylindrischen oder kegel— stumpfförmigen Mantel (1), dessen Reaktionsraum (6) auf der einen Stirnseite mit einer ebenen Wand (7) begrenzt ist, aus einem coaxial in dem Mantel angeordneten zylindrischen perforierten Einsatz (2) und dazwischen einem Ringraum (4) einer axialen Zufuhr (8) für den Axialstrom und zumindest eine Zufuhrleitung (5) für die tangentiale Einführung des Schraubenstromes in den Ringraum (4)·

χ ^gegebenenfalls mit Öffnungen 509882/0801 "² "

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5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η -

QY]

zeichnet, daß die Perforation (3) des Einsatzes (2) überwiegend an der Eintrittseite angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall, daß die Zufuhrleitung (5) nicht unmittelbar dem Austrittsende benachbart ist, sich am Austrittsende im Einsatz (2) ein Kranz von Öffnungen befindet, deren Gesamtquerschnitt 1/100 bis 1/10 der Gesamtfläche der Öffnungen ausmacht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die halbe Differenz zwischen den Innendurchmessern des Mantels und des Einsatzes 1 bis 10 cm beträgt und daß der Innendurchmesser des Einsatzes 0,4 bis 0,5 (fccal.mm.h~ beträgt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 7, gekennzeichnet durch einen kreisförmigen Schirm (18), dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Einsatzes und der parallel zu der Stirnwand ( 7.) und in einem Abstand von 2 bis 20 mm zu dieser angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 8, gekennzeichnet durch eine 5 bis 20 mm breite zylindrische Kammer (10) zwischen Stirnwand (7) und Außenwand (11) des Mantels, die durch achssymmetrische Öffnungen (9) mit dem Reaktionsraum (6) in Verbindung steht.
10. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 9, gekennzeichnet durch eine Stauscheibe (14) zum Abschluß des Reaktionsraumes (6).
11. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 10, gekennzeichnet durch eine Stauscheibe (15) mit axialer kreisrunder Öffnung (17) in dem Reaktionsraum.

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12. Vorrichtung nach. Anspruch 4 bis 10, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrleitung (5) direkt mit der Reaktionszone (6) in unmittelbarer Nähe des Eintrittsendes in Verbindung steht, wobei deren Strömungs-Richtung entgegengesetzt ist der Strömungs-Richtung der Zufuhrleitung (12) für den schraubenförmigen Strom und dieStirnwand (7) keine Öffnungen (9) aufweist.

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