DE264392C

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Publication number: DE264392C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 264392 KLASSE 13#. GRUPPE

CYRILDOUGLASMcCOURT

in STREATHEM COMMON, Surrey, Engl.,

und CARLETON ELLIS in MONTCLAIR, New Jersey.

Verfahren zur Erzeugung eines Gemisches von erhitztem Dampf und Verbrennungsprodukten.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 19. November 1912 ab.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Mischung von erhitztem Dampf, beispielsweise von überhitztem Wasserdampf, und Verbrennungsprodukten. Dieses Verfahren ist unter dem Namen Dampferzeugung mittels geschlossener Feuerung in der Technik bekannt. Eine solche Mischung soll in diesem Falle besonders Anwendung bei der Destillation von

ίο schweren Ölen, Fettsäuren u. dgl. finden.

Zur Durchführung des Erfindungsgedankens findet der bekannte Verbrennungsprozeß Anwendung, der darin besteht, ein homogenes Explosivgemisch von Luft und Gas zu erzeugen, bei welchem die Mischungsverhältnisse so gewählt sind, daß eine vollständige Verbrennung stattfindet (zweckmäßig ist bei dem Mischungsverhältnis ein kleiner Luftüberschuß vorhanden). Bringt man ein solches Gemisch mit einer weißglühenden körnigen Masse in Berührung, so verbrennt es ohne Flamme. Man muß hierbei dafür sorgen, daß das homogene Explosivgemisch der weißglühenden Masse mit einer Geschwindigkeit zugeführt wird, die größer ist als die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Verbrennung des Gemisches selbst. Bei einem solchen Verbrennungsprozeß wird ein großer Teil der potentialen Energie des Gases sofort in strahlende Hitze umgesetzt.

In der nachfolgenden Beschreibung wird der oben gekennzeichnete Verbrennungsprozeß mit Oberflächenverbrennung und die homogene Explosivmischung von Luft und Gas mit Verbrennungsgemisch bezeichnet werden. Das Wesen der Erfindung besteht also darin, die Oberflächenverbrennung auf die Dampferzeugung in geschlossener Feuerung zu übertragen.

Es wird auf bekannte Weise eine Oberflächenverbrennung von Verbrennungsgemiseh innerhalb oder über einem schwer schmelzbaren Material erzeugt und das letztere erhitzt. Die hierbei aber erzeugte Wärme wird benutzt, durch direkte Berührung eine Flüssigkeit zum Verdampfen zu bringen, so daß der auf diese Weise erzeugte Dampf mit den Verbrennungsprodukten des Verbrennungsgemisches vereinigt ist.

Die Zeichnung zeigt verschiedene Ausführungsformen der neuen Erfindung.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 wird die Mischung von überhitztem Dampf und Verbrennungsprodukten mittels eines Rohres 1 dem Destillier- oder einem anderen Apparat, in welchem die Mischung verwertet, werden soll, zugeführt. Das Rohr 1 ist an einen beispielsweise aus Metall gefertigten Behälter 2 angeschlossen, in dessen oberer Abdeckungsplatte eine mittels einer Klappe 3 verschließbare Öffnung ausgespart ist, durch die das

Innere des Behälters 2 beispielsweise zum Zwecke der Entzündung des Verbrennungsgemisches zugänglich ist. Der Behälter 2 umschließt ein oder mehrere, am besten senkrecht stehende Erhitzungsrohre 4, deren Lage und Höhe so gewählt ist, daß die Verbrennungsprodukte von dem Auslaßende des Rohres 4 aus in den Zwischenraum zwischen der Abdeckungsplatte des Behälters 2 und der Oberfläche der in dem Behälter 2 enthaltenen Flüssigkeit eintreten können. Das untere Ende des Rohres 4 ist in 5 mit schwer schmelzbarem Material ausgefüttert, in welchem ein oder mehrere Einlaßöffnungen 6 ausgespart sind. Diese Einlaßöffnungen 6 dienen zur Einführung des Verbrennungsgemisches in das Rohr 4. Über dem Futter 5 wird das Rohr 4 mit kleinen Stücken 7 aus schwer schmelzbarem Material, beispielsweise aus Schamotte oder gebranntem Magnesit, angefüllt. Man gibt am besten den kleinen Stücken der Füllung 7 möglichst gleichmäßige Größe. Bei einem Durchmesser des Rohres 4 von ungefähr 7,5 bis 10 cm benutzt man kleine Stücke von ungefähr 1,25 bis 2,5 cm. Die Geschwindigkeit des durch die Öffnungen 6 in das Rohr 4 eingeführten Verbrennungsgemisches muß größer sein als die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Verbrennung des Gemisches innerhalb des Rohres 4 und zwischen der Füllung 7. Ist das Verbrennungsgemisch zur Entzündung gebracht, so beginnt seine Oberflächenverbrennung in dem schwer schmelzbaren Material. Das letztere wird sehr hoch erhitzt und überträgt seine Wärme auf die in dem Behälter 2 befindliche und das oder die Rohre 4 umspülende Flüssigkeit. Hierdurch wird diese Flüssigkeit, die aus Wasser oder aus verdünnter Salzsäure bestehen kann, zum Verdampfen gebracht. Naturgemäß muß dafür gesorgt werden, daß die Flüssigkeit ihre festgesetzte Höhe beibehält. Zur Beobachtung der letzteren dient das Wasserstandsglas 2^a. Die zwischen dem Deckel des Gefäßes 2 und dem Flüssigkeitsspiegel eingeschlossene Dampfmenge ist mehr oder weniger überhitzt, und der Grad dieser Übertragung wird noch dadurch erhöht, daß diese Dampfmenge mit den aus dem oberen Auslaßende des Rohres 4 strömenden Verbrennungsprodukt«! in Berührung kommt.

Falls es wünschenswert erscheint, kann mittels eines Rohres 8 eine gewisse Flüssigkeitsmenge in den oberen Teil des Rohres 4 in die Füllung 7 selbst mittels eines Rohres 8 eingeführt werden. Das Rohr 8 mündet zweckmäßig oberhalb der eigentlichen Verbrennungszone und zentral zu dem Rohr 4. Hierbei ist naturgemäß das Ende des Rohres 8 nach abwärts gebogen. Zur Regelung des Durchflusses der Flüssigkeit durch das Rohr 8 dient ein Ventil'9, welches ganz geschlossen wird, wenn nur eine kleinere Dampfmenge für das in der Vorrichtung erzeugte Gemisch sich als notwendig erweist.

Die Verbrennungsprodukte und der überhitzte Dampf erfahren im allgemeinen bei ihrem Durchgang durch das Rohr 1 eine genügend innige Mischung, die aber, falls es sich als notwendig herausstellt, durch vor der Einlaßmündung in das Rohr 1 eingebaute Wände 10 vergrößert werden kann.

Die Höhe des Spiegels der in dem Behälter 2 eingeschlossenen Flüssigkeit bestimmt die Dampfmenge in der durch das Rohr 1 abgeführten Mischung, insoweit diese Dampfmenge durch Wärmeabgabe des Rohres 4 erzeugt ist. Dies ist ohne weiteres verständlich, da bei einem Sinken des Flüssigkeitsniveaus auch eine dementsprechende kleinere Oberfläche des Rohres 4 von Flüssigkeit umspült wird, so daß dementsprechend weniger Hitze an die Flüssigkeit abgegeben und eine geringere Menge derselben verdampft wird. Andererseits muß sich die Temperatur des durch das Rohr 1 abgeführten Gemisches bei sinkendem Flüssigkeitsspiegel erhöhen und ihr Dampf gehalt verringern.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher das Auslaßrohr 1 an ein Gehäuse2 angeschlossen ist, welches mit feuerfesten Steinen oder einem ähnlichen schwer flüssigen Material ausgefüttert ist. Die durch dieses Futter gebildete Verbrennungskammer wird bis. zur gewünschten Höhe mit klein geschlagenem, schwer flüssigem Material ausgefüllt. Auch hier wiederum weisen die Füllstücke zweckmäßig am besten die gleiche Größe auf. Das Verbrennungsgemisch wird durch einen oder mehrere Kanäle 6 der Füllung 7 zugeführt, und zwar wiederum mit einer Geschwindigkeit, die größer ist als die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Verbrennung des Gemisches, und mit einem Druck, der groß genug ist, um den durch die Füllung gebildeten' Widerstand leicht zu überwinden. Mittels eines Rohres 8 wird die Flüssigkeit oberhalb der Verbrennungszone des Verbrennungsgemisches in die Füllung 7 eingeleitet. Auch hier wird der Zufluß der durch das Rohr 8 strömenden Flüssigkeit durch ein Ventil 9 gesteuert. Die mit der glühenden Füllung in Berührung kommende Flüssigkeit wird verdampft, und der Dampf wird überhitzt. Außerdem wird der Dampf durch Mischung mit den hocherhitzten Verbrennungsprodukten überhitzt, die aus dem oberen Teil der Füllung 7 ausströmen. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Mischung von Dampf und Verbrennungsprodukten gewährleistet.

Die Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 3 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 2 nur.insofern, als hier ein unter höherem Druck stehendes Gemisch von Dampf und Verbrennungsprodukten erzeugt werden kann als bei der oben erläuterten zweiten Ausführungsform.

Zu diesem Zwecke ist der Behälter 2 entsprechend starkwandiger ausgeführt und sein

ίο Deckel mit einem Manometer 2^a ausgestattet. Außerdem trägt der Deckel ein Sicherheitsventil 2^δ zwecks Regelung des Druckes des durch das Rohr ι abströmenden überhitzten Gemisches. Wiederum wird die Verbrennungskammer durch das feuersichere Futter des Behälters 2 gebildet. Im übrigen entspricht die Füllung 7 und die Zuführung des brennbaren Gemisches genau dem bereits erläuterten Ausführungsbeispiel. Auch bei Fig. 3 erfolgt die Zuführung der Flüssigkeit zu der Füllung 7 durch ein in den Behälter 2 eingelassenes Rohr 8.

Bei dem vierten Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist der Metallbehälter 2 mit. einem Auslaßrohr 1 für das erhitzte Gemisch und mit einem Flüssigkeitszuführungsrohr 8 versehen, in welchem das übliche Regelungsventil 8 eingebaut ist. Am unteren Teil des Behälters 2 ist ein Flüssigkeitsauslaßrohr 18 mit einem Ventil 19 angeschlossen. Die dem Behälter 2 zugeführte Flüssigkeit wird durch die Oberflächenverbrennung des Verbrennungsgemisches in der Weise erhitzt und verdampft, daß nur der oberste Flüssigkeitsspiegel erhitzt ist. Dies wird dadurch ermöglicht, daß in dem Behälter 2 ein oder mehrere scheibenförmige Verbrennungskörper 29 angeordnet sind, die beispielsweise in einem Halter aus Metall lagern, und deren Stellung so gewählt ist, daß sie nur auf die Flüssigkeit wirken. Die Entzündungsscheiben 29 sind in üblicher Weise aus kleinen, gleichmäßig großen feuersicheren Körnchen gebildet, die zu zusammenhängenden Scheiben zusammengesintert sind.

Diese Scheiben 29 haben ungefähr eine Stärke von S cm und sind genügend durchlässig, um den Durchgang des Verbrennungsgemisches in gewünschter Menge zu ermöglichen. Wird das Verbrennungsgemisch durch das Rohr 27 eingepreßt, so nimmt es seinen Weg durch die porösen Scheiben 29 und wird an deren äußeren Fläche auf irgendeine Weise zur Entzündung gebracht. Hierdurch wird die Scheibe 29 genügend erhitzt, um die Oberflächenverbrennung des Verbrennungsgemisches zu bewerkstelligen. Durch diese Verbrennung kommt die untere Fläche der Scheibe 29 in Weißglut. Die Flüssigkeit in dem Behälter 2 wird nunmehr erhitzt und verdampft, und der erzeugte Dampf wird seinerseits hierdurch auf Überhitzungstemperatur gebracht, die noch dadurch erhöht wird, daß der Dampf mit den Verbrennungsprodukten in Berührung kommt.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung eines Gemisches von erhitztem Dampf und Verbrennungsprodukten, dadurch gekennzeichnet, daß die innerhalb oder über einem schwer schmelzbaren Material in bekannter Weise durch Oberflächenverbrennung von Verbrennungsgemisch erzeugte Wärme dazu benutzt wird, durch direkte Berührung Flüssigkeit zu verdampfen, so daß der erzeugte Dampf der Flüssigkeit mit den Verbrennungsprodukten des Verbrennungsgemisches gemischt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet, durch einen Flüssigkeitsbehälter (2), der ein oder mehrere Erhitzungsrohre (4) einschließt, die teilweise in die Flüssigkeit tauchen, und die mit schwer schmelzbarem Material in Form von kleinen Stücken angefüllt sind, wobei das Verbrennungsgemisch durch eine oder mehrere Kanäle (6) so in die Füllung (7) des Rohres (4) eingebracht wird, daß eine Oberflächenverbrennung des Gasgemisches über dieser schwer schmelzbaren Füllung (7) stattfinden kann und hierdurch die Erhitzung der Füllung (7) sowie des Rohres (4) bewirkt wird, und daß durch Übertragung dieser Hitze an die das Rohr (4) umgebende Flüssigkeit diese zum Verdampfen gebracht wird, wonach sich die Verbrennungsprodukte mit dem erzeugten Dampf vermischen, der auf diese Weise noch weiter erhitzt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen Behälter (2) mit ■ einer Füllung (7) aus schwer flüssigem Material in kleinen Stücken, in die das Verbrennungsgemisch durch einen oder mehrere Kanäle (6) so eingebracht wird, daß eine Oberflächenverbrennung dieses Verwendungsgemisches über dem schwer schmelzbaren Material stattfindet, wäh- no rend die zu verdampfende Flüssigkeit durch ein besonderes Rohr (8) in die Füllung (7) eingeführt hier verdampft, und der erzeugte Dampf mit den Verbrennungsprodukten gemischt und auf diese Weise überhitzt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 3, gekennzeichnet durch einen mit Flüssigkeit gefüllten Behälter (2), der einen scheiben-

förmigen porösen Oberflächenverbrennungskörper (29) aus schwer schmelzbarem Material einschließt, durch den das Verbrennungsgemisch mittels eines Rohres (27) so geleitet wird, daß auf der freien Fläche des Körpers (29) die Oberflächenverbrennung des Verbrennungsgemisches stattfinden kann, so daß nur der oberste Spiegel der in dem Behälter (2) enthaltenen Flüssigkeit, erhitzt und der hierdurch erhaltene Dampf mit den Verbrennungsprodukten gemischt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.