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Verfahren und Vorrichtung zur Oberflächenverbrennung von unter niedrigem Druck stehenden
Gasen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren m : t zugehöriger Vorrichtung zur Oberflächenverbrennung von unter niedrigem Druck stehenden Gasen und besteht im wesentlichen darin, dass ein Gasluftgemisch mit einer für die Eigenverbrennung nötigen Luftmenge, das aus einem unter niedrigem Druck, wie dem üblicher Stadtgasleitungen, stehendem Gas durch Vermischung mit Atmosphärenluft erzeugt wird, einem durch mindestens einen Rost nach aussen und einem Davynetz nach innen gebildeten Raum eines Brennerkopfes zugeführt wird, wobei die Rostöffnungen so bemessen sind, dass sie dem Gasluftgemisch nur ganz geringen Widerstand entgegensetzen und den Rückschlag ermöglichen und wobei durch Verhinderung der Wärmerückleitung aus diesem Raum eine Entzündung des Gasluftgemisches im Zuleitungsstutzen vermieden wird.
Die Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens wird durch einen Brenner gebildet, welcher aus einem mit einer Düse versehenen Injektor besteht, der mittel-oder unmittelbar in eine Mischkammer mündet, in welcher ein oder mehrere Davynetze eingeschaltet sind, welche Mischkammer nach oben zu durch einen oder mehrere Roste einer den Rückschlag zulassenden Öffnungsweite abgeschlossen ist.
Für Flammenbrenner sind eine Reihe der für den oben beschriebenen Brenner zur Ausübung des Verfahrens notwendigen Einzelelemente bereits bekannt, so insbesondere der als Venturirohr bekannte Injektor und die Mischkammer. An sich sind auch Einsätze von Sieben oder gelochten Platten zur innigeren Vermischung des der Brennermündung zur Flammenverbrennung zuzuführenden Gasluftgemisches bekannt.
Die beschriebene Vorrichtung ist jedoch von diesen bekannten Einrichtungen zunächst funktionell dadurch wesensverschieden, dass es sich in den bekannten Fällen durchaus um Flammenbrenner handelt, wogegen erfindungsgemäss flammenlose Oberflächenverbrennung stattfindet, wobei ausserdem die Öffnungsweite der bekannten Brennereinsätze so bemessen ist, dass sie durchaus Flammenrückschläge verhindern, wogegen erfindungsgemäss zumindest der den Brennerkopf
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unterhalb des obersten Abschlussrostes zu ermöglichen.
Die Oberflächenverbrennung, d. h. die flammenlose Verbrennung von Gasen war bislang nur bei Gasen, die unter hohem Druck standen, möglich, da das explosive Gasluftgemisch durch die feinen Poren des betreffenden Katalysators gepresst werden musste und zur Überwindung des grossen Widerstandes eben entsprechend hoher Gasdruck bzw. Pressluft erforderlich war.
Es wurde nun gefunden, dass diese flammenlose Oberflächenverbrennung auch bei wesent- lich niederen Drücken (etwa 40-70 mm WS. ) erzwungen werden kann, sofern nur der Wider- stand, den der Katalysator dem Gas entgegensetzt, entsprechend verringert wird und anderseits dem Katalysator ein homogenes Gasluftgemiseh solcher Zusammensetzung zugeführt wird, dass der für die Verbrennung benötigte Sauerstoff im Gemisch bereits enthalten ist. Der rostförmige Katalysator erfüllt diese Bedingung, wie die Erfahrung gelehrt hat, wobei zweckmässigerweise in der Verbrennungszone mindestens zwei Roste übereinander angeordnet werden.
Durch den Umstand, dass der Verbrennungssauerstoff im explosiven Gemisch bereits enthalten ist, kann auch eine vollkommene Abschliessung nicht nur des Verbrennungsraumes sondern auch der Gaszuleitung und der Abgasableitung gegenüber dem betreffenden Raum, in dem der Brenner aufgestellt ist, stattfinden, so dass in diesem weder Explosions-noch Vergiftungsgefahr auftreten kann. Die mit dem beschriebenen Verfahren erzielte Verbrennung ist eine vollkommene und von einem theoretisch höchstmöglichen Wirkungsgrad.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des zur Ausübung des Verfahrens geeigneten Brenners in Fig. 1 im Querschnitt dargestellt, während Fig. 2 eine Einzelheit, die gekapselte Luftzuführung zum Injektor betreffend, darstellt. Das Verfahren soll an Hand dieses Brenners beschrieben werden, der sich sowohl zum Einbau in Gas-Kocheinrichtungen oder in Gasöfen zur Raumbeheizung oder für gewerbliche Zwecke eignet. Das betreffende Gas wird unter den für Stadtgas üblichen niederen Drücken, wie z. B. 40 mm WS., der Düse 1 zugeführt, welche als Injektor wirkt und sich die für die vollkommene Verbrennung nötige Verbrennungsluft durch die Öffnungen 2 ansaugt, die in an sich bekannter Weise zur Regelung des Mischungsverhältnisses verstellbar sind.
Das durch die Injektorwirkung erzielte explosive Gasluftgemisch strömt nun durch eine Mischdüse 3 in eine Mischkammer 4, in welcher im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Siebe 6 und 7 zwischengeschaltet sind und gelangt zu der Verbrennungszone 5, in welcher die beiden Roste 8 und 9 die Mischkammer nach oben zu abschliessen. Die Siebe 6,7 dienen ebensowohl der homogenen Mischung von Gas und Luft als auch zur Sicherung des Brenners gegen allfälliges Rückschlagen einer Flamme. Der Abzug der Verbrennungsgase erfolgt durch den Abzug 10 in den Schornstein, wobei der Zug in seiner Einmündung in die Verbrennungskammer 11 so ausgebildet sein kann, dass die darin abziehenden Verbrennungsgase eine Saugwirkung nach dem Verbrennungsraum 11 ausüben und solcherart die Wirkung des Injektors 1-3 unterstützen.
Der Brenner kann gegenüber dem Raum, in dem er sich befindet, vollständig gekapselt werden, wie dies im dargestellten Ausführungsbeispiel gezeigt ist, wobei ein Sehauglas 12 zur Beobachtung des Verbrennungsprozesses angeordnet sein kann. Eine verschliessbare Öffnung 13 ermöglicht das Entzünden des Gases in beliebiger Art. Gemäss Fig. 2 erfolgt auch die Luftzuführung zum Injektor durch eine gegenüber dem betreffenden Raum vollständig abgeschlossene Rohrleitung M, so dass in einem solchen Fall der Verbrennungsraum einschliesslich der Gas-Zu-und Gas-Abfuhr vollständig gekapselt ist und daher jede Explosions-und Vergiftungsgefahr mit Sicherheit ausgeschlossen ist.
Bei richtiger Einstellung des Injektors, der Siebe und der Roste zeigt die Praxis, dass eine vollständig flammenlose Verbrennung in der Verbrennungszone stattfindet, wobei die glühenden Roststäbe als Katalysator wirken. Angestellte Messungen ergaben, dass bei einer Temperatur von 750 in der Verbrennungszone bereits in einem Abstand von 10 cm oberhalb dieser Zone nur mehr eine Temperatur von 580 (in der Achse des Brenners gemessen) auftrat, so dass die ganze, bei der Ober- flächenverbrennung entstandene Wärme dem Heizzweck zugeführt wurde und in dem Abzugskanal die Abgase ohne wesentlichen Wärmeinhalt entwichen.
Zur Vergrösserung und Verbesserung der Wärmeableitung aus der Verbrennungszone können naturgemäss in an sich bekannter Art Rippen eingebaut werden, die die Verbrennungszone mit den Mantelwänden des Brenners verbinden (in der Zeichnung nicht dargestellt) und eine weitere Herabsetzung der Temperatur der Abgase zur Folge haben. Zur innigeren Vermischung von Gas und Luft können in gleichfalls an sich bekannter Weise ausser der Düse 3 und der Siebe in der Mischkammer auch Lenkbleche zur Verwirbelung und besseren Durchmischung vorgesehen sein. Die Anzahl der Roste, deren Maschenweite bei einem Gasdruck von 40 mm WS. etwa 0'5 mm beträgt, kann naturgemäss auch verändert werden.
Die Mischdüse 3 kann unter besonderen Umständen auch entfallen, sofern sonstige Gewähr dafür geboten ist, dass das
Gasluftgemisch entsprechender Zusammensetzung und der für die vollständige Verbrennung hinreichenden Sauerstoffmenge wirklich homogen'gemischt in die Verbrennungszone gelangt.
PATENT-ANSPRÜCHE : " 1. Verfahren zur Oberflächenverbrennung von unter niedrigem Druck stehenden Gasen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gasluftgemisch mit einer für die Eigenverbrennung nötigen Luftmenge, das aus einem unter niedrigem Druck, wie dem üblicher Stadtgasleitungen, stehendem Gas durch Vermischung mit Atmosphärenluft erzeugt wird, einem durch mindestens einen Rost nach aussen und einem Davynetz nach innen gebildeten Raum eines Brennerkopfes zugeführt wird, wobei die Rostöffnungen so bemessen sind, dass sie dem Gasluftgemisch nur ganz geringen Widerstand entgegensetzen und den Rückschlag ermöglichen, und wobei durch Verhinderung der Wärmerüekleitung aus diesem Raum eine Entzündung des Gasluftgemisches im Zuleitungsstutzen vermieden wird.