DE10052722A1 - Gasgenerator für reiches Sauerstoffgas - Google Patents
Gasgenerator für reiches SauerstoffgasInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator für reichen Sauerstoff mit einem elektrolytischen Trog 70 zur elektrolytischen Zersetzung von Wasser in Wasserstoffgas und Sauerstoffgas, einem Mischbehälter 72, der ein Lösungsmittel 722 einer Kohlenstoff-Wasserstoff-Verbindung und Sauerstoffgas von dem elektrolytischen Trog 70 enthält, einer Pumpe 74 zum Pumpen von Luft in den Mischbehälter 72, um die Verdampfung des Lösungsmittels der Kohlenstoff-Wasserstoff-Verbindung zu beschleunigen, und einem Brenner 76 zur Aufnahme des Gasgemisches aus Wasserstoff und Sauerstoff von dem elektrolytischen Trog 70 und des Lösungsmittelgases 724 von dem Mischbehälter 72 zur Erzeugung einer Flamme. Die Flammentemperatur und die Wärme können durch Steuern der Strömungsrate und des Volumens der gepumpten Luft geändert und eingestellt werden.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gasgenerator für rei
ches Sauerstoffgas nach dem Oberbegriff des Patentanspruches
1. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Gas
generator für reiches Sauerstoffgas, der einen gasförmigen
Kraftstoff unterschiedlicher Zusammensetzungen von Wasser
stoffgas und Kohlenwasserstoffgas und Luft zur Erzeugung von
Flammen unterschiedlicher Temperaturen und von Hitze in einem
Brenner erzeugen kann.
Bekannte industriell eingesetzte Schweißbrenner oder Lötrohre
verwenden üblicherweise einen elektrolytischen Trog um Wasser
zur Erzeugung eines Gasgemisches aus Wasserstoff und Sauer
stoff elektrolytisch zu zersetzen, wobei das Gasgemisch zur
Entflammung zu einem Schweißbrenner geführt wird, damit es
verbrannt werden kann oder zum Schweißen eingesetzt werden
kann. Der Schweißbrenner besitzt eine theoretische Temperatur
der Flamme von 3640°. Die durch ein Gasgemisch aus Wasserstoff
und Sauerstoff erzeugte Flamme besitzt eine hohe Temperatur,
erzeugt jedoch wenig Hitze. Die Steuerung der Temperatur ist
schwierig und ihr sind Grenzen gesetzt.
Die Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer bekannten
Schweißeinrichtung, die mit Wasserstoff und Stauerstoff arbei
tet. Ein Transformator 11 empfängt einen von einer Spannungs
quelle 10 erzeugten Wechselstrom AC und verringert die Span
nung zur Zuführung an einen Gleichrichter 21, der sie in einen
Gleichstrom umwandelt. Der Gleichstrom DC stellt die elektro
lytische Energie für einen elektrolytischen Trog 30 dar, in
dem Elektrodenplatten 31 zur elektrolytischen Zersetzung von
Wasser in Wasserstoff- und Sauerstoffgas angeordnet sind. Die
Mischung des Wasserstoff- und Sauerstoffgases wird dann in ei
nem Behälter 40 gespeichert. Beim Gebrauch steuert ein Ventil
61 den Fluss des Gasgemisches zu einem Schweißbrenner 60 zur
Erzeugung einer Flamme.
Das Gasgemisch aus Sauerstoff und Wasserstoff besitzt eine fe
ste Zusammensetzung. Die Flamme weist eine hohe Temperatur von
bis zu 3640°C auf. Wenn eine Flamme unterschiedlicher Tempe
raturen benötigt wird, muss die Zusammensetzung des Gasgemi
sches in dem Behälter 40 geändert werden. Das Wasserstoff-
Sauerstoff-Gemisch in dem Behälter 40 muss daher jedes Mal ge
ändert werden, wenn eine andere Flammentemperatur für eine an
dere Anwendung gefordert wird. Beim Gebrauch ist dies sehr
mühsam und aufwendig.
Aus den US-Patenten 4,014,777, 4,424,105, 4,457,816, 3,957,618
und 5,292,405 gehen verschieden Arten der Gasherstellung her
vor. Alle diese bekannte Verfahren weisen jedoch den Nachteil
auf, dass es schwierig ist, die Flammentemperatur zu ändern
oder zu steuern, wie dies oben beschrieben wurde.
Aus dem US-Patent 5,628,885, das auf den selben Erfinder wie
die vorliegende Patentanmeldung zurückgeht, geht eine Extrak
tionsanlage für Wasserstoff und Sauerstoff hervor. Diese Anla
ge besitzt einen Mischbehälter, der ein Kohlehydrat-
Lösungsmittel enthält. Ein Teil des Kraft- bzw. Brennstoffga
ses, das durch die elektrolytische Zelle erzeugt wird, wird in
den Mischbehälter geleitet, um sich mit dem Kohlehydrat-
Lösungsmittel zu verbinden. Durch die Steuerung der Menge des
Brennstoffgases, das in den Mischbehälter geleitet wird, kann
die Temperatur der Flamme geändert und gesteuert werden. Aus
diesem Grunde weist das zuletzt genannte US-Patent die weiter
oben angegebenen Nachteile nicht auf.
Es besteht jedoch bei dem US-Patent 5,628,885 ein Problem. Da
nur das Brennstoffgas verwendet wird, das zur Mischung mit dem
Kohlehydrat-Lösungsmittel vom elektrolytischen Trog erzeugt
wird, reicht die Menge des in dem Gemisch des Brennstoffgases
und der elektrolytischen Zelle enthaltenen Sauerstoffes nicht
für eine vollständige Verbrennung aus. Zusätzlicher Sauerstoff
wird beim Verbrennen des Gemisches des Brennstoffgases aus der
äußeren Atmosphäre benötigt, insbesondere um das Kohlehydrat-
Lösungsmittel zu verbrennen. Dies ist nicht sicher und zudem
unbequem.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin,
einen Gasgenerator für reiches Sauerstoffgas zu schaffen, bei
dem die Flammentemperatur des Brenners für einen weiten Anwen
dungsbereich einstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Gasgenerator mit den Merkmalen
des Patentanspruches 1 gelöst.
Vorteilhafterweise ist die Temperatur der Flamme des Brenners
des erfindungsgemäßen Gasgenerators einstellbar, so dass die
ser in einem großen Bereich einsetzbar ist. Zur Erhöhung der
Sicherheit weist der erfindungsgemäße Gasgenerator für reiches
Sauerstoffgas eine Überwachungseinrichtung auf, die überwacht,
ob die Flamme in Gegenrichtung fließt bzw. wandert.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei dem erfindungsge
mäßen Gasgenerator der Luftfluss durch ein hohes magnetisches
Feld geführt wird, so dass der Sauerstoff zur Verbesserung des
Wirkungsgrades der Verbrennung kondensiert werden kann.
Der erfindungsgemäße Gasgenerator für reiches Sauerstoffgas
umfasst einen elektrolytischen Trog, eine Mischkammer, eine
Pumpe und einen Brenner. Der elektrolytische Trog zersetzt
Wasser elektrolytisch in Wasserstoff- und Sauerstoffgas bis zu
einem gewünschten Volumen, das durch einen elektrischen
Schaltkreis gesteuert wird. Die Mischkammer enthält eine vor
gewählte Menge eines Lösungsmittels einer Kohlenstoff-
Wasserstoff-Verbindung und besitzt noch einen Raum zur Aufnah
me und zur Speicherung des Gasgemisches aus Wasserstoff und
Sauerstoff, das über eine Leitung aus dem elektrolytischen
Trog zugeführt wird. Die Leitung besitzt ein Rückschlagventil,
durch das verhindert wird, dass das Gasgemisch in der entge
gengesetzten Richtung fließt, wobei ein Ende der Leitung in
das Lösungsmittel der Kohlenstoff-Wasserstoff-Verbindung ein
taucht. Eine Pumpe kann Druckluft in die Mischkammer beför
dern, um die Verdampfungsgeschwindigkeit des Lösungsmittels
der Kohlenstoff-Wasserstoff-Verbindung zu ändern. Der Brenner
weist eine erste Leitung auf, die fluidmäßig mit dem elektro
lytischen Trog zur Aufnahme des Gasgemisches aus Wasserstoff
und Sauerstoff in Verbindung steht, und besitzt eine zweite
Leitung, die fluidmäßig mit dem Mischbehälter zur Aufnahme des
Gasgemisches aus Wasserstoff, Sauerstoff und verdampftem Lö
sungsmittel der Kohlenstoff-Wasserstoff-Verbindung in Verbin
dung steht.
Durch Verbinden des aufgenommenen Gasgemisches bis zu einem
vorgewählten Verhältnis kann der Brenner eine Flamme einer ge
wünschten Temperatur erzeugen. Ein breiter Bereich von Flam
mentemperaturen ist daher für verschiedene Anwendungsfälle
verfügbar. Die Pumpe kann auch verhindern, dass im Brenner ein
Fluss in Gegenrichtung erfolgt.
Im folgenden werden die Erfindungen und deren Ausgestaltungen
im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bekannten
Wasserstoff-Sauerstoff-Schweißeinrichtung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung des erfindungsge
mäßen Gasgenerators;
Fig. 3A-3C Darstellungen von erfindungsgemäßen Brennern;
Fig. 4A-4C Darstellungen von bekannten Brennern;
Fig. 5 eine weitere bevorzugte Ausführungsform des er
findungsgemäßen Gasgenerators, wobei ein magne
tischer Extraktor für reiches Sauerstoffgas an
gewendet wird, um zur Verbesserung des Wirkungs
grades der Verbrennung eine reiche Sauer
stoff/Luftströmung zu erzeugen;
Fig. 6 eine schematische Darstellung des magnetischen
Extraktors der Fig. 5 und
Fig. 7, 8 weitere bevorzugte Ausführungsformen der vorlie
genden Erfindung.
Gemäß Fig. 2 umfasst der erfindungsgemäße Gasgenerator für
reiches Sauerstoffgas einen elektrolytischen Behälter bzw.
Trog 70, eine Mischkammer 72, eine Pumpe 74 und einen Brenner
76, bei dem es sich um einen Schweißbrenner, einen Ofen, einen
Wassererhitzer, einen Gaserhitzer, einen Generator für eine
Motorkraft und dergleichen handeln kann.
Der elektrolytische Trog 70 nimmt einen Gleichstrom DC von ei
nem Gleichrichter 84 auf, der wiederum über einen Transforma
tor 82 eine Spannung von einer Wechselspannungsquelle 80 emp
fängt. In dem elektrolytischen Trog 70 sind Elektroden 702 an
geordnet, um Wasser elektrolytisch zu Sauerstoff- und Wasser
stoffgas zu zersetzen. Ein Teil des gemischten Wasserstoff-
und Sauerstoffgases wird dann zur Mischkammer 72 über eine
Leitung 704 geführt. Die Leitung 704 weist ein erstes Rück
schlagventil 7040 auf, das eine Strömung des Gases in Gegen
richtung verhindert. Der Rest des gemischten Sauerstoff- und
Wasserstoffgases, das in dem elektrolytischen Trog 70 erzeugt
wurde, wird zum Brenner 76 über eine Leitung 762 geführt, die
ein Steuerventil 766 zur Regulierung des Gasflusses und ein
zweites Rückschlagventil 7620 aufweist, das eine Strömung des
Gases oder der Flamme in Gegenrichtung verhindert.
Die Mischkammer 72 umfasst eine gewünschte Menge einer Lösung
722 einer Kohlenstoff-Wasserstoff-Verbindung (z. B. Kohlehy
dratlösung), die verdampfen kann, so dass ein Gasgemisch 724
in den oberen Bereich des Mischbehälters 72 gefüllt werden
bzw. enthalten sein kann. Ein Ende der Leitung 704 erstreckt
sich vertikal nach unten und taucht in die Lösung 722 der Koh
lenstoff-Wasserstoff-Verbindung ein. Das gemischte Wasser
stoff- und Sauerstoffgas aus dem elektrolytischen Trog 70 kann
in die Lösung 722 der Kohlhydratverbindung fließen, um die
Verdampfung des Lösungsmittels der Kohlenstoff-Wasserstoff-
Verbindung zu beschleunigen.
Die Pumpe 74 kann Luft, die etwa 20% Sauerstoff enthält, in
die Mischkammer 72 über eine Leitung, die auch ein drittes
Rückschlagventil 740 aufweist, um ein Strömen der Luft in ent
gegengesetzter Richtung zu verhindern, pumpen, um die Verdamp
fung des Lösungsmittels 722 der Kohlenstoff-Wasserstoff-
Verbindung in das Gasgemisch 724 weiter zu beschleunigen. Die
Pumpgeschwindigkeit bestimmt die Verdampfungsrate.
Neben der Verbindung mit der Leitung 762 ist der Brenner 76
auch mit einer Leitung 764 verbunden um das Gasgemisch aufzu
nehmen, das in der Mischkammer 74 erzeugt wurde. Die Leitung
764 weist ebenfalls ein Steuerventil 768 zum Regeln der Strö
mungsrate des Verbundgases zum Brenner 76 auf. Durch Steuern
der Steuerventile 764 und 766 können unterschiedliche Strö
mungsraten und Zusammensetzungen des Mischgases zum Brenner 76
geleitet werden, um Flammen verschiedener Temperaturen und
Wärme zu erhalten.
Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem von der
Leitung 762 kommenden Mischgas um ein aus Wasserstoff und Sau
erstoff gemischtes Gas, das im elektrolytischen Trog 70 er
zeugt wird. Die Zusammensetzung dieses Gases ist fest und kann
in der Flamme einen festen Temperatur- und Wärmewert erzeugen.
Das zum Brenner 76 gelieferte Volumen des Gasgemisches 724
kann jedoch durch die Pumpgeschwindigkeit der Pumpe 74 gesteu
ert werden. Die Flammentemperatur und die Wärme im Brenner 76
können daher leicht und wirksam eingestellt und gesteuert wer
den. Die Pumpe 74 kann auch einen hohen Gasdruck erzeugen, um
zu verhindert, dass die Flamme im Brenner in der Gegenrichtung
wandert.
Da die vorliegende Erfindung die Mischkammer 72 zum Mischen
des Mischgases aus Wasserstoff und Sauerstoff mit einem Lö
sungsmittel 722 einer Kohlenstoff-Wasserstoff-Verbindung ver
wendet, kann die Flammentemperatur am Brenner 76 leicht ge
steuert werden. Das Problem, dass bei den US-Patenten
4,014,777, 4,424,105, 4,457,816, 3,957,618 und 5,292,504 die
Flammentemperatur schwierig zu steuern ist, wird durch die
vorliegende Erfindung befriedigend gelöst. Außerdem wird, weil
bei der vorliegenden Erfindung eine zusätzliche Luftpumpe 74
zum Pumpen von Luft, die etwa 20% Sauerstoff enthält, in die
Mischkammer 72 zur Verdampfung der Lösung 722 der Kohlenstoff-
Wasserstoff-Verbindung verwendet wird, kein extra Sauerstoff
von der äußeren Atmosphäre für eine vollständige Verbrennung
am Brenner 76 benötigt. Im Vergleich zum Stand der Technik ge
mäß dem US-Patent 5,628,885 ist die Anwendung der vorliegenden
Erfindung nicht nur sehr viel sicherer und bequemer, sondern
es ist auch sehr viel einfacher die Flammentemperatur zu steu
ern, weil lediglich die Pumpgeschwindigkeit der Luftpumpe 74
der vorliegenden Erfindung eingestellt werden muss.
Da das zum Brenner 76 gelieferte Gasgemisch bei der vorliegen
den Erfindung ausreichend Sauerstoffgas enthält und ohne Sau
erstoff aus der Umgebung vollständig verbrannt werden kann,
kann der Aufbau des Brennerkopfes sehr viel einfacher und we
niger kostspielig sein. Die Fig. 3A zeigt einen Brennerkopf
90a mit einem Blasrohr gemäß der vorliegenden Erfindung. Die
Fig. 3B zeigt einen Brennerkopf 90b eines Gasofens und die
Fig. 3C zeigt den Brennerkopf 90c eines Gasbrenners zur Was
sererhitzung.
Im Vergleich hierzu benötigen bekannte Brennerköpfe, die in
den Fig. 4A, 4B und 4C mit dem Bezugszeichen 90d, 90e und
90f bezeichnet sind, jeweils Lufteinlassöffnungen 91 zur Auf
nahme von Sauerstoff aus der Umgebung zur vollständigen Ver
brennung. Die Herstellungskosten liegen höher.
Im folgenden wird auf die Fig. 5 und 6 Bezug genommen. Die
Fig. 5 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung, bei der ein magnetischer Extraktor 78 für
Luft mit reichem Sauerstoff angewendet wird, um einen Luft
fluss mit reichem Sauerstoff zur Vergrößerung der Verbren
nungswirkung bereit zu stellen. Die Fig. 6 zeigt in schemati
scher Darstellung den in der Fig. 5 gezeigten magnetischen
Extraktor 78.
Wie dies in der Fig. 6 dargestellt ist, basiert die Funktion
des magnetischen Extraktors 78 auf dem Prinzip der verschiede
nen Magnetisierungsverhältnisse von unterschiedlichen Gasen.
Beispielsweise beträgt das Magnetisierungsverhältnis von Sau
erstoff etwa 104 × 10-6 Magneteinheiten, das Magnetisierungs
verhältnis von Stickstoff beträgt etwa -0,4 × 10-6, das Ma
gnetisierungsverhältnis von Wasserstoff beträgt etwa -0,16 ×
10-6 und das Magnetisierungsverhältnis von Helium beträgt etwa
-0,078 × 10-6. Es ist erkennbar, dass das Magnetisierungsver
hältnis von Sauerstoff sehr viel größer ist als das jenige der
anderen Gasarten. Wenn ein starkes Magnetfeld auf eine Luft
strömung einwirkt, dann ist das in der Luftströmung enthaltene
Sauerstoffgas in Bezug auf das magnetische Feld am empfind
lichsten und es wird daher aus der Luftströmung extrahiert. Es
kann daher eine Luftströmung mit reichem Sauerstoff erhalten
werden.
Wenn man den oben beschriebenen Prinzip folgt, enthält der ma
gnetische Extraktor 78 für reichen Sauerstoff gemäß der vor
liegenden Erfindung ein Gehäuse 780 in der Form eines hohlen
Rohres, das aus einem magnetisch unempfindlichen Material be
steht. Eine Mehrzahl von Permanentmagneten 781 und Elektroma
gneten 782 sind innerhalb des Gehäuses 780 montiert. Ein Ende
des Gehäuses 780 ist mit einer Luftpumpe 79 zum Pumpen von
Luft, die durch das Gehäuse 780 strömt, verbunden. Die Perma
nentmagneten 781 sind in der Nähe desjenigen Endes montiert,
an dem die Luftpumpe 79 angeordnet ist und so angeordnet, dass
mehrere Reihen und Spalten entstehen. Außerdem sind die einan
der zugewandten magnetischen Pole aller benachbarten Perma
nentmagnete 781 dieselben. Dies bedeutet, dass der Südpol je
des Permanentmagneten 781 immer dem Südpol des jeweils anderen
benachbarten Permanentmagneten 781 zugewandt ist und umge
kehrt. Aus diesem Grunde wird ein durch die Permanentmagneten
781 hindurch verlaufender Luftstrom magnetisiert. Die Elektro
magneten 782 sind an der Innenfläche des Gehäuses 780 an der
der Pumpe 79 abgewandten Seite angeordnet. Alle Elektromagne
ten 782 legen dasselbe magnetische Feld an. Da Sauerstoff,
nachdem er durch die Permanentmagneten 781 hindurch getreten
ist, in Bezug auf das magnetische Feld am meisten empfindlich
ist, ist es wahrscheinlicher, dass er in der Nähe der Elektro
magneten 782, d. h. in der Nähe der Innenfläche des Gehäuses
verdichtet wird. Als Ergebnis enthält die Luftströmung in der
Mitte weniger Sauerstoff. Sie wird durch eine Luftpumpe 783
für armen Sauerstoff abgepumpt. Die Luftströmung mit dem ver
dichteten Sauerstoff wird dann in eine Luftpumpe 784 für rei
chen Sauerstoff zur weiteren Verwendung geleitet. Wie dies die
Fig. 5 zeigt, wird die Luftströmung mit dem reichen Sauer
stoff, die durch den Magnetextraktor 78 erzeugt wird, mit ei
ner dritten Leitung 771 verbunden und in die Mischkammer 72
gepumpt. Alternativ kann der durch den Magnetextraktor 78 er
zeugte Luftstrom mit reichem Sauerstoff auch zu einer vierten
Leitung 772, damit er in die erste Leitung 762 gepumpt werden
kann, oder zu einer fünften Leitung 773 geführt werden, damit
er in die zweite Leitung 764 zur Mischung mit dem darin be
findlichen Gas gepumpt werden kann.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Luftströmung mit reichem
Sauerstoff, die durch den Magnetextraktor 78 erzeugt wird,
nicht nur durch den erfindungsgemäßen Gasgenerator mit reichem
Sauerstoff verwendet werden kann. Sie ist auch für andere
Zwecke, beispielsweise für Schweißbrenner, Öfen, Wassererhit
zer, Gaserhitzer, Maschinen, Leistungsgeneratoren, Verbren
nungseinrichtungen und dergleichen zur Verbesserung des Wir
kungsgrades der Verbrennung anwendbar.
Die Fig. 7 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform ähnelt am mei
sten derjenigen, die in der Fig. 5 dargestellt ist. Der ein
zige Unterschied besteht darin, das nur eine Pumpe 79 vorgese
hen ist. Luft kann entweder in den Magnetextraktor 78 durch
die Pumpe 79 oder direkt in das Lösungsmittel 722 der Kohlen
stoff-Wasserstoff-Verbindung über die Leitung 771a gepumpt
werden.
Die Fig. 8 zeigt eine noch weitere bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Ausführungsform der Fig. 8
ist ein Luftfilter 5 für reichen Sauerstoff, das verwendet
werden kann, um genau dieselbe Funktion auszuüben, wie sie
durch den Magnetextraktor 78 ausgeführt wird, der in den
Fig. 5 und 6 dargestellt ist. Das Luftfilter 5 für reichen Sau
erstoff kann an dem erfindungsgemäßen Gasgenerator für reichen
Sauerstoff angeordnet werden, um den Magnetextraktor 78 zu er
setzten, der in der Fig. 5 oder der Fig. 7 dargestellt ist.
Das Luftfilter 5 für reichen Sauerstoff enthält einen Satz von
Molekül- bzw. Teilchenfiltern 51 (wenigstens zwei Filter) die
mit Leitungen 511 und 512 verbunden sind, zwei Steuerventile
52 und 53, bei denen es sich vorzugsweise um elektromagneti
sche Ventile handelt, die an beiden Enden der Leitungen 511
und 512 vorgesehen sind, um den Luftdurchgang durch diese Lei
tungen zu steuern, eine Luftpumpe 79a zum Pumpen von Luft in
die Teilchenfilter 51, einen Stickstoffausgang 55, der mit dem
Steuerventil 53 verbunden ist und durch dieses gesteuert wird,
und einen Sauerstoffausgang 54, der mit den Leitungen 511 und
512 verbunden ist. Die Teilchenfilter 51 können verwendet wer
den, um die Luft zu filtern, um Sauerstoff von Stickstoff zu
trennen, da diese beiden Gase am meisten in der Luft anzutref
fen und daher hier am meisten betroffen sind. Diese Vorrich
tung (d. h. das Luftfilter 5 für reichen Sauerstoff) kann ver
wendet werden, um den Magnetextraktor 78 zu ersetzen, um ein
Gas aus reichem Sauerstoff zur Verwendung durch die in der
Fig. 7 dargestellte Vorrichtung zu erzeugen. Der Grund für die
Verwendung von zwei Sätzen von Luftfiltern 5 für reichen Sau
erstoff besteht nicht nur darin, die Wirksamkeit zu verbes
sern, sondern auch eine periodische Wartung zu ermöglichen,
während die Vorrichtung in Betrieb ist. Da die im Zusammenhang
mit der vorliegenden Erfindung angewendeten Teilchenfilter 51
bekannt und auf dem Markt verfügbar sind, werden sie hier
nicht näher erläutert.
Es ist erkennbar, dass die Aufgaben und Vorteile der vorlie
genden Erfindung, die oben erläutert wurden, wie auch diejeni
gen, die aus der voranstehende Beschreibung hervorgehen, wirk
sam erzielbar sind. Während die bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung lediglich zum Zwecke der Offenba
rung erläutert wurden, sind Modifikationen dieser Ausführungs
formen, wie auch andere Ausführungsformen im Rahmen des Fach
wissens möglich. Die Patentansprüche decken daher alle Ausfüh
rungsformen ab, die nicht vom Geist der vorliegenden Erfindung
und vom Schutzbereich derselben abweichen.
Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator für reichen Sauer
stoff mit einem elektrolytischen Trog 70 zur elektrolytischen
Zersetzung von Wasser in Wasserstoffgas und Sauerstoffgas, ei
nem Mischbehälter 72, der ein Lösungsmittel 722 einer Kohlen
stoff-Wasserstoff-Verbindung und Sauerstoffgas von dem elek
trolytischen Trog 70 enthält, einer Pumpe 74 zum Pumpen von
Luft in den Mischbehälter 72, um die Verdampfung des Lösungs
mittels der Kohlenstoff-Wasserstoff-Verbindung zu beschleuni
gen, und einem Brenner 76 zur Aufnahme des Gasgemisches aus
Wasserstoff und Sauerstoff von dem elektrolytischen Trog 70
und des Lösungsmittelgases 724 von dem Mischbehälter 72 zur
Erzeugung einer Flamme. Die Flammentemperatur und die Wärme
können durch Steuern der Strömungsrate und des Volumens der
gepumpten Luft geändert und eingestellt werden.
Claims (12)
1. Gasgenerator für reiches Sauerstoffgas, gekennzeichnet
durch:
einen elektrolytischen Trog (70) zum elektrolytischen Zerset zen von Wasser in Wasserstoffgas und Sauerstoffgas,
eine Mischkammer (72), in der eine gewünschte Menge eines Lö sungsmittels einer Kohlenstoff-Wasserstoff-Verbindung enthal ten ist und die fluidmäßig mit dem elektrolytischen Trog (70) über eine Leitung (704) in Verbindung steht, deren eines Ende in das Lösungsmittel (722) eintaucht,
eine Pumpe (74) zum Pumpen von Luft in das Lösungsmittel (722), um die Verdampfung des Mittels in ein Gas zu beschleu nigen, und
einen Brenner (76), der über eine erste Leitung (762) mit dem elektrolytischen Trog (70) verbunden ist, um ein Gasgemisch aus Sauerstoff und Wasserstoff an ein Blasrohr in dem Brenner (76) zu liefern, und über eine zweite Leitung (764) mit der Mischkammer (72) verbunden ist, um Gasgemisch aus Sauerstoff und Wasserstoff, Lösungsmittelgas und Luft von der Pumpe (74) zum Brenner (76) zu liefern, wobei ein Brennerkopf zum Ent flammen des an den Brenner (76) gelieferten Gases vorgesehen ist, und
wobei die Flammentemperatur und die Hitze in dem Brenner (76) durch Steuern der Luftzufuhrrate und des Volumens der Pumpe steuerbar sind.
einen elektrolytischen Trog (70) zum elektrolytischen Zerset zen von Wasser in Wasserstoffgas und Sauerstoffgas,
eine Mischkammer (72), in der eine gewünschte Menge eines Lö sungsmittels einer Kohlenstoff-Wasserstoff-Verbindung enthal ten ist und die fluidmäßig mit dem elektrolytischen Trog (70) über eine Leitung (704) in Verbindung steht, deren eines Ende in das Lösungsmittel (722) eintaucht,
eine Pumpe (74) zum Pumpen von Luft in das Lösungsmittel (722), um die Verdampfung des Mittels in ein Gas zu beschleu nigen, und
einen Brenner (76), der über eine erste Leitung (762) mit dem elektrolytischen Trog (70) verbunden ist, um ein Gasgemisch aus Sauerstoff und Wasserstoff an ein Blasrohr in dem Brenner (76) zu liefern, und über eine zweite Leitung (764) mit der Mischkammer (72) verbunden ist, um Gasgemisch aus Sauerstoff und Wasserstoff, Lösungsmittelgas und Luft von der Pumpe (74) zum Brenner (76) zu liefern, wobei ein Brennerkopf zum Ent flammen des an den Brenner (76) gelieferten Gases vorgesehen ist, und
wobei die Flammentemperatur und die Hitze in dem Brenner (76) durch Steuern der Luftzufuhrrate und des Volumens der Pumpe steuerbar sind.
2. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der elektrolytische Trog (70) eine Gleichspannung von einem
Transformator (82) empfängt, der die Spannung eines Wechsel
stromes einer Wechselstromquelle (80) herunter transformiert.
3. Gasgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, dass der elektrolytische Trog (70) eine Mehrzahl von
Elektroden (702) zur elektrolytischen Zersetzung von Wasser in
Wasserstoffgas und Sauerstoffgas aufweist.
4. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, dass die erste Leitung (762) und die zweite Lei
tung (764) jeweils ein Steuerventil (766 bzw. 768) zur Regu
lierung der Gasströmungsrate und ein Rückschlagventil (7620
bzw. 7040) aufweisen, um zu verhindern, dass das Gas oder die
Flamme in Gegenrichtung strömt bzw. wandert.
5. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, dass die Pumpe (74) Luft zum Brenner (76) mit
einem Druck liefert, der höher ist als der Atmosphärendruck,
um zu verhindern, dass die Flamme in Gegenrichtung wandert.
6. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis S. dadurch ge
kennzeichnet, dass ein Magnetextraktor (78) zur Erzeugung ei
ner Luftströmung mit reichem Sauerstoff vorgesehen ist.
7. Gasgenerator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
der Magnetextraktor (78) ein Gehäuse (780) in der Form eines hohlen Rohres, in dem eine Luftströmung von einer Seite zur anderen Seite strömen kann,
eine Mehrzahl von Permanentmagneten (781), die in dem Gehäuse (780) an einem Ort in der Nähe der einen Seite so angeordnet sind, dass dieselben magnetischen Pole aller jeweils benach barten Permanentmagnete (781) einander zugewandt sind,
eine Mehrzahl von Elektromagneten (782), die um eine Innensei te des Gehäuses (780) von der einen Seite entfernt angeordnet sind, wobei alle Elektromagneten (782) dasselbe magnetische Feld erzeugen,
eine Luftpumpe für armen Sauerstoff, die in einem mittleren Bereich des Gehäuses (780) angeordnet ist, um eine Luftströ mung aus dem mittleren Bereich des Gehäuses (780) abzusaugen, und
eine Luftpumpe (784) für reichen Sauerstoff zum Absaugen einer Luftströmung in der Nähe der Innenfläche des Gehäuses (780) aufweist.
der Magnetextraktor (78) ein Gehäuse (780) in der Form eines hohlen Rohres, in dem eine Luftströmung von einer Seite zur anderen Seite strömen kann,
eine Mehrzahl von Permanentmagneten (781), die in dem Gehäuse (780) an einem Ort in der Nähe der einen Seite so angeordnet sind, dass dieselben magnetischen Pole aller jeweils benach barten Permanentmagnete (781) einander zugewandt sind,
eine Mehrzahl von Elektromagneten (782), die um eine Innensei te des Gehäuses (780) von der einen Seite entfernt angeordnet sind, wobei alle Elektromagneten (782) dasselbe magnetische Feld erzeugen,
eine Luftpumpe für armen Sauerstoff, die in einem mittleren Bereich des Gehäuses (780) angeordnet ist, um eine Luftströ mung aus dem mittleren Bereich des Gehäuses (780) abzusaugen, und
eine Luftpumpe (784) für reichen Sauerstoff zum Absaugen einer Luftströmung in der Nähe der Innenfläche des Gehäuses (780) aufweist.
8. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, dass er ein Luftfilter (5) zur Erzeugung einer
Luftströmung mit reichem Sauerstoff aufweist.
9. Gasgenerator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
das Luftfilter (5) wenigstens zwei Teilchenfilter (51) zum
Filtern der Luft, um Sauerstoff von Stickstoff zu trennen, ei
ne Leitungsanordnung an jeder Seite der Teilchenfilter (51),
zwei Steuerventile (52, 53), von denen jeweils eines an einer
der Leitungsanordnungen angeordnet ist, um den Luftdurchgang
durch diese zu steuern, eine Luftpumpe (79a) zum Pumpen von
Luft in die Teilchenfilter (51, 52), einen Stickstoffausgang
(55), der mit einem (53) der Steuerventile an einer Seite ver
bunden ist, und durch diesen gesteuert wird, und einen Sauer
stoffausgang (54) aufweist, der mit dem Steuerventil (52) der
Leitungsanordnung der anderen Seite verbunden ist und durch
dieses gesteuert wird.
10. Gasgenerator, insbesondere nach einem der vorangehenden
Ansprüche, gekennzeichnet durch einen elektrolytischen Trog
(70) zur elektrolytischen Zersetzung von Wasser in Wasser
stoffgas und Sauerstoffgas,
eine Mischkammer (72), die eine gewünschte Menge eines Lö sungsmittels (722) einer Kohlenstoff-Wasserstoff-Verbindung enthält und fluidmäßig mit den elektrolytischen Trog (70) über eine Leitung (704) verbunden ist, deren eines Ende in das Lö sungsmittel (722) eintaucht,
eine Pumpe (79) zum Pumpen von Luft in das Lösungsmittel (722), um die Verdampfung des Lösungsmittels (722) in die Gas form zu beschleunigen,
einen Brenner (76) mit einer ersten Leitung (762), die mit dem elektrolytischen Trog (70) verbunden ist, und mit einer zwei ten Leitung (764), die mit der Mischkammer (72) verbunden ist, und mit einem Brennerkopf, und
einen Magnetextraktor (78) zum Erzeugen einer Luftströmung mit reichem Sauerstoff, wobei der Magnetextraktor (78) ein Gehäuse (780) in der Form eines hohlen Rohres aufweist, durch das Luft von einer Seite aus strömt, wobei eine Mehrzahl von Permanent magneten (781) in der Nähe der einen Seite des Gehäuses (780) angeordnet sind, wobei eine Mehrzahl von Elektromagneten (782) um eine Innenfläche des Gehäuses (780) an einem von der einen Seite beabstandeten Ort angeordnet sind, wobei eine Luftpumpe für Luft mit armen Sauerstoff an einem mittleren Bereich des Gehäuses (780), um eine Luftströmung aus dem mittleren Bereich des Gehäuses (780) abzusaugen, und eine Luftpumpe für Luft mit reichem Sauerstoff vorgesehen sind, um eine Luftströmung in der Nähe der Innenfläche des Gehäuses (780) abzusaugen.
eine Mischkammer (72), die eine gewünschte Menge eines Lö sungsmittels (722) einer Kohlenstoff-Wasserstoff-Verbindung enthält und fluidmäßig mit den elektrolytischen Trog (70) über eine Leitung (704) verbunden ist, deren eines Ende in das Lö sungsmittel (722) eintaucht,
eine Pumpe (79) zum Pumpen von Luft in das Lösungsmittel (722), um die Verdampfung des Lösungsmittels (722) in die Gas form zu beschleunigen,
einen Brenner (76) mit einer ersten Leitung (762), die mit dem elektrolytischen Trog (70) verbunden ist, und mit einer zwei ten Leitung (764), die mit der Mischkammer (72) verbunden ist, und mit einem Brennerkopf, und
einen Magnetextraktor (78) zum Erzeugen einer Luftströmung mit reichem Sauerstoff, wobei der Magnetextraktor (78) ein Gehäuse (780) in der Form eines hohlen Rohres aufweist, durch das Luft von einer Seite aus strömt, wobei eine Mehrzahl von Permanent magneten (781) in der Nähe der einen Seite des Gehäuses (780) angeordnet sind, wobei eine Mehrzahl von Elektromagneten (782) um eine Innenfläche des Gehäuses (780) an einem von der einen Seite beabstandeten Ort angeordnet sind, wobei eine Luftpumpe für Luft mit armen Sauerstoff an einem mittleren Bereich des Gehäuses (780), um eine Luftströmung aus dem mittleren Bereich des Gehäuses (780) abzusaugen, und eine Luftpumpe für Luft mit reichem Sauerstoff vorgesehen sind, um eine Luftströmung in der Nähe der Innenfläche des Gehäuses (780) abzusaugen.
11. Gasgenerator, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis
6, gekennzeichnet durch,
einen elektrolytischen Trog (70) zur elektrolytischen Zerset zung von Wasser in Wasserstoffgas und Sauerstoffgas,
eine Mischkammer (72), in der eine gewünschte Menge eines Lö sungsmittels (722) einer Kohlenstoff-Wasserstoff-Verbindung angeordnet ist und die fluidmäßig mit dem elektrolytischen Tank (70) über eine Leitung (762) in Verbindung steht, deren eines Ende in das Lösungsmittel (722) eintaucht,
eine Pumpe (79) zum Pumpen von Luft in das Lösungsmittel (722), um die Verdampfung des Lösungsmittels in die Gasform zu beschleunigen,
einen Brenner (76), der über eine erste Leitung (762) mit dem elektrolytischen Trog (70) und über eine zweite Leitung (724) mit der Mischkammer (72) in Verbindung steht und einen Bren nerkopf besitzt, und
ein Luftfilter (5) für reichen Sauerstoff, das mit der Misch kammer (72) verbunden ist, um eine Luftströmung mit reichem Sauerstoff zu erzeugen, wobei das Luftfilter (5) wenigstens zwei Teilchenfilter (51, 51) aufweist, um Luft zu filtern, um Sauerstoff von Stickstoff zu trennen, wobei an jeder Seite der Teilchenfilter eine Leitungsanordnung mit den Teilchenfiltern verbunden ist, wobei jeweils ein Steuerventil (52, 53) an ei ner Leitungsanordnung vorgesehen ist, um den Luftdurchgang durch diese zu steuern, wobei eine Luftpumpe (79a) zum Pumpen von Luft in die Teilchenfilter (51, 51) vorgesehen ist und wo bei ein Stickstoffausgang (55) mit einem (53) der Steuerventi le an der einen Seite verbunden ist und durch dieses gesteuert wird und ein Sauerstoffausgang (54) mit der Leitungensanord nung der anderen Seite verbunden ist und durch das andere (52) Steuerventil gesteuert wird.
einen elektrolytischen Trog (70) zur elektrolytischen Zerset zung von Wasser in Wasserstoffgas und Sauerstoffgas,
eine Mischkammer (72), in der eine gewünschte Menge eines Lö sungsmittels (722) einer Kohlenstoff-Wasserstoff-Verbindung angeordnet ist und die fluidmäßig mit dem elektrolytischen Tank (70) über eine Leitung (762) in Verbindung steht, deren eines Ende in das Lösungsmittel (722) eintaucht,
eine Pumpe (79) zum Pumpen von Luft in das Lösungsmittel (722), um die Verdampfung des Lösungsmittels in die Gasform zu beschleunigen,
einen Brenner (76), der über eine erste Leitung (762) mit dem elektrolytischen Trog (70) und über eine zweite Leitung (724) mit der Mischkammer (72) in Verbindung steht und einen Bren nerkopf besitzt, und
ein Luftfilter (5) für reichen Sauerstoff, das mit der Misch kammer (72) verbunden ist, um eine Luftströmung mit reichem Sauerstoff zu erzeugen, wobei das Luftfilter (5) wenigstens zwei Teilchenfilter (51, 51) aufweist, um Luft zu filtern, um Sauerstoff von Stickstoff zu trennen, wobei an jeder Seite der Teilchenfilter eine Leitungsanordnung mit den Teilchenfiltern verbunden ist, wobei jeweils ein Steuerventil (52, 53) an ei ner Leitungsanordnung vorgesehen ist, um den Luftdurchgang durch diese zu steuern, wobei eine Luftpumpe (79a) zum Pumpen von Luft in die Teilchenfilter (51, 51) vorgesehen ist und wo bei ein Stickstoffausgang (55) mit einem (53) der Steuerventi le an der einen Seite verbunden ist und durch dieses gesteuert wird und ein Sauerstoffausgang (54) mit der Leitungensanord nung der anderen Seite verbunden ist und durch das andere (52) Steuerventil gesteuert wird.
12. Gasgenerator nach Anspruch 7 oder 10, gekennzeichnet
durch, dass dieselben magnetischen Pole aller jeweils quer zur
Luft-Strömungsrichtung benachbarten Permanentmagnete (781)
einander zugewandt sind.
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