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Gaserzeuger für Fahrzeuge.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die Durchsatzleistung in Fahrzeuggaserzeugern gleichzeitig mit dem Heizwert des erzeugten Gases zu erhöhen. Dabei wird von dem Gesichtspunkt ausgegangen, den Leistungsabfall, der bei Übergang von Benzinbetrieb aus Gasbetrieb bei Motoren entsteht, durch Erhöhung des Heizwertes des dem Motor zugeführten Gas-Luft-Gemisches herabzusetzen oder möglichst ganz zu beseitigen. Die Durchsatzleistung bei Gasgeneratoren ist bisher im allgemeinen über 200 kgjhjm2 Schachtquerschnitt nicht gestiegen. Lediglich bei Abstiehgeneratoren hat man höhere Leistungen erzielt, diese sind jedoch für den Fahrzeugbetrieb nicht geeignet. Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, dass mit der Erhöhung des Durchsatzes gleichzeitig auch eine Erhöhung der Wasserdampfzufuhr in den Generator vorgenommen werden muss.
Dabei stellt sich dann aber die Schwierigkeit heraus, dass dieser Wasserdampf auch möglichst hoch überhitzt werden muss. Die Wasserdampfmenge an sich zu erzeugen, u. zw. mit Hilfe der im Gaserzeuger vorhandenen Wärme, ist nicht schwierig. Man hat bekanntlich zu diesem Zweck Gaserzeuger mit einem Doppelmantel umgeben, in dem der zur Vergasung erforderliche Dampf erzeugt wird. Von dem Gesichtspunkt ausgehend, dass man die Wärme weitgehend ausnutzt und möglichst viel Wasserdampf erzeugt, hat man den Wassermantel so angeordnet, dass er sich von der heissesten Zone, also etwa von der Rosthöhe ab, nach obenhin erstreckt. Diese Massnahme ist angebracht bei Gaserzeugern mit grossem Schachtquerschnitt, wo eine verhältnismässig grosse Dampfmenge benötigt wird. Man glaubte, ebenso bei Gaserzeugern mit kleinerem Querschnitt verfahren zu können.
Es hat sich jedoch herausgestellt, dass dann in dem Wassermantel eine viel grössere Wasserdampfmenge erzeugt wird, als jeweils benötigt wird. Bei diesen Anlagen war es infolgedessen notwendig, entweder den Übersehussdampf nach aussenhin abzublasen oder ihn in besonderen Einrichtungen zu kondensieren und ihn als Speisewasser dem Wassermantel wieder zuzuleiten. Weiterhin machte die Überhitzung des so erzeugten Dampfes Schwierigkeiten.
Die Erfindung überwindet die auftretenden Schwierigkeiten in folgender Weise :
Der untere Teil des Gaserzeugers von der Rosthöhe ab, d. h. der Teil der heissesten Zone, wird ausgemauert. Darüber, also in einer Zone weniger hoher Temperatur wird der Wassermantel bzw. der Teil des Wassermantels angeordnet, in dem sich das zur Verdampfung notwendige Wasser befindet.
Darüber wird dann ein ttberhitzungsraum angeordnet, in dem das Luft-Dampf-Gemisch überhitzt wird.
Es ist an sich bekannt, die Schachtwand eines Gaserzeugers auszumauern. Weiter ist bekannt. wie bereits oben erwähnt wurde, den ganzen Gaserzeugerschacht oder auch nur einen Teil davon, u. zw. den unteren Teil mit einem Wassermantel auszurüsten. Neu ist dagegen die eben geschilderte Kombination gemäss der Erfindung und die Vorschrift, den Wasserraum so zu legen, dass jeweils nur die benötigte Dampfmenge erzeugt wird, also kein Überschussdampf entsteht. Das wird durch die Lage des Wasserraumes in einer Zone niedrigerer Temperatur erzielt. Es erscheint zunächst nachteilig, die heisseste Zone des Gaserzeugers auszumauern, d. h. also die hier vorhandene Wärme nicht zur Dampferzeugung auszunutzen. In der erfindungsgemässen Kombination hat diese Massnahme jedoch einen besonderen Vorteil.
Durch die Ausmauerung wird eine Wärmeisolation vorgenommen, die verhindert, dass übermässig viel Wärme aus dem Generatorschacht abgestrahlt wird. Das bedeutet, dass hier in dem Gaserzeuger eine hohe Temperatur aufrechterhalten wird. Diese hohe Temperatur macht sich in Verbindung mit den ändern Massnahmen der Erfindung vorteilhaft geltend, denn das in dem Überhitzungsraum überhitzte Dampf-Luft-Gemisch gelangt durch den Rost in eine Zone mit hoher
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Temperatur. Die Folge davon ist, dass eine weitgehende Zersetzung des Wasserdampfes eintritt, also eine Anreicherung des Heizwertes des erzeugten Gases bewirkt wird. Der Überhitzungsraum ist da angeordnet, wo eine Abkühlung des Generators wünschenswert ist. Er erstreckt sich zweckmässig bis in die Höhe des Gasabzuges.
Durch den Wärmeübergang von dem Generatorinnern an den Überhitzungsraum wird damit das erzeugte Gas abgeküblt. Es hat sich gezeigt, dass hier noch so viel Wärme vorhanden ist, um eine weitgehende Überhitzung des Dampf-Luft-Gemisches zu erhalten.
Durch die Kombination nach der Erfindung wird also folgende Wirkung erzielt :
Die Menge des erzeugten Dampfes ist dem jeweiligen Bedürfnis angepasst. Der erzeugte Dampf wird zusammen mit der Luft hoch überhitzt und in diesem Zustand in den Gaserzeuger eingeführt, wo gleichzeitig eine hohe Temperatur aufrechterhalten wird. Es wird demgemäss der Heizwert des erzeugten Gases infolge des höheren Wasserstoffgehaltes erhöht. Gleichzeitig kann der Durchsatz weit über das bisher übliche Mass erhöht werden, ohne dass die Wasserdampferzeugung und die Überhitzung des Luft-Dampf-Gemisches nachsinkt.
Zweckmässig ist es, dem Überhitzungsraum eine solche Dimension zu geben, dass seine Höhe im Vergleich zu seiner Grundfläche gross ist. So entsteht nämlich eine grosse Wärmeübergangsfläehe für die aus dem. Gaserzeuger in den Überhitzungsraum übergehende Wärmemenge. Dieser Wärme- übergang ist immer grösser als der Wärmeübergang zwischen der Wasseroberfläche und dem darüber befindlichen Dampf-Luft-Gemisch. Also erst, wenn man dafür sorgt, dass die Wärme aus dem Generator nicht über das Wasser, sondern nur durch die Eisenwand an das Dampf-Luft-Gemisch übergeht, ist eine weitgehende Überhitzung möglich. Weiterhin sieht man zweckmässig für die Höhe des Wasserstandes in dem Wasserraum ein bestimmtes Mass vor.
Es ist nämlich möglich, durch Änderung dieser Wasserhöhe das Mass der Dampferzeugung zu variieren und damit auch den Wasserstoffgehalt des erzeugten Gases zu beeinflussen. Es besteht somit durch Regelung des Wasserstandes in dem Wasserraum die Möglichkeit, den Heizwert des Generatorgases abzustimmen.
In der Abbildung ist ein Gaserzeuger gemäss der Erfindung dargestellt.
Der Generator 1 ist als Schachtofen mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet. Selbstverständlich sind auch andere Querschnittsformen möglich. Der Vergasungsschaeht 2 wild urten durch einen Flachrost abgeschlossen, der aus den Roststäben 3 gebildet ist. Die Roststäbe sind beweglich ausgebildet, um die Durchtrittsquerschnitte verändern zu können und ausserdem eine Rüttelwirkung auf das Brennstoffbett auszuüben. Der oberhalb des Rostes liegende Teil des Generators ist mit einem Mauerwerk 4 ausgemauert. Die Höhe der Ausmauerung ist angepasst der Lage der Glutzonp, d. h. wie oben erwähnt, soll in Höhe der immer vorhandenen Glutzone der Wassermantel bzw. der Wasserraum des Wassermantels liegen.
Infolgedessen grenzt an den oberen Rand der Ausmauerung auf der Aussenseite der Schachtwand der Wassermantel J. Dieser Mantel erstreckt sich nach oben bis etwas oberhalb des Gasabzuges 6. Der Wasserstand in dem Mantel 5 wird durch einen Schwimmerregler 7 auf der Höhe 8 konstant gehalten, indem aus einem Wasserbehälter 9 das Frischwasser in von dem Schwimmer geregelter Menge zufliesst. In den oberhalb des Wasserspiegels 8 befindlichen Dampfraum 10 wird durch den Kanal 11 Luft eingeleitet. In dem Gaserzeuger ist am oberen Erde des Wassermantels eine trichterförmige Wand eingesetzt, um damit am Umfang einen brennstoffreien Ringraum zu schaffen, in dem sich das gebildete Gas sammeln kann.
So wird das im Raum 10 befindliche LuftDampf-Gemisch im wesentlichen durch die fühlbare Wärme des sich in dieser Höhe ansammelnden Gases überhitzt. Unterhalb des Wassermantels 5 ist in Höhe der Ausmauerung 4 eine weitere Ringkammer 12 vorgesehen. In diese wird das in der Kammer überhitzte Dampf-Luft-Gemisch durch den Kanal 13 eingeleitet, um hier gegebenenfalls eine weitere Überhitzung zu erfahren, wenn das Mauerwerk genügend Wärme nach aussenhin abgibt. Ist jedoch eine ausreichende Temperatur des Mauerwerkes nicht gegeben, dann ist dieser Ringraum überflüssig und'es kann dann das in der Kammer 10 erhitzte Dampf-Luft-Gemisch unmittelbar unter den Rost und damit in das Brennstoffbett geleitet werden.
Der Rost ist so bemessen, dass die Summe der freien Durchgangsquerschnitte im Verhältnis zu dem Schachtquerschnitt im Generator 2 gering ist. Hier beträgt der Durehgangfquerscritt des Rostes insgesamt 125 cm2, während der Schachtquerschnitt 770 cm2 ausmacht.
Bei Saugbetrieb wird in bekannter Weise das Generatorgas aus dem Generator abgesaugt, wobei gleichzeitig die Frischluft auf dem vorbeschriebenen Wege eingesaugt wird. Zum Anheizen wird zweckmässigerweise ein besonderes Gebläse 14 vorgesehen, mit dem die Antre ; zuluft in den Generator eingedrückt wird. Zum Ablassen dieses für den Motorbetrieb noch nicht geeigneten Anl eizgases ist dann eine von der Gasleitung abgehende, ins Freie führende besondere Leitung 15 angeordnet, die mit entsprechenden Absperrorgane versehen ist. Das vollwertige Generatorgas wird dann in üblicher Weise durch eine Reinigungsvorrichtung in den Mischer und schliesslich in den Motor geleitet.
Mit der erfindungsgemässen Gestaltung des Gaserzeugers wird gleichzeitig eine Anpassung der Dampferzeugung an die Belastungsändernngen erzielt. Während nämlich bei Sinken der Belastung die Glutzone in dem Schacht. 8 niedriger w'rd, w ; rc1 auch die Dampferzeugung geringer. Gleielzeitig erhält aber das Dampf-Luft-Gemisch eine geringere Durchströmgeschwindigkeit durch den Raum 10.
Dadurch wird dann eine stärkere Überhitzung des Gemisches möglich. Es wird also gleichsam die geringere Dampferzeugung bei sinkender Belastung ausgeglichen durch eine erhöhte Überhitzung
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des Gemisches, so dass die Gaszusammensetzung bzw. sein Heizwert auch bei geänderten erzeugten
Mengen praktisch gleich bleibt.
Der niedrigere Wasserstand in dem Wassermantel hat weiter den Vorteil, dass in sehr kurzer
Zeit vollwertiges Gas erzeugt wird, da nämlich die geringe Wassermenge schnell verdampft wird.