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Verfahren und Einrichtung zur Verdampfung und Vergasung von flüssigen
Brennstoffen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verdampfung und `Vergasung
von flüssigen Brennstoffen unter Verwendung von Wasserdampf. Schwer flüssige Brennstoffe
sind bekanntlich nicht durch einfache Erwärmung verdampfbar und vergasbar, vielmehr
bilden sich dabei Destillationsrückstände, die nach einiger Zeit zu Betriebsstörungen
führen. Die Anwesenheit von Wasserdampf, insbesondere im überhitzten Zustande, verhindert
dagegen die Bildung kohlenstoffhaltiger Rückstände.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß
das Wasser für den zur Verdampfung bzw. Vergasung nötigen Wasserdampf sowie der
zu verdampfende oder vergasende Brennstoff einem gemeinschaftlichen Verdampfungsraum
aus unter geeigneten Druck stehenden Behältern zugeführt werden, die mit dem Verdampferraum
während des Betriebs an verschiedenen Punkten in freier Verbindung stehen, derart,
daß mittels einer Zerstäuberdüse, an welcher der Austritt des im Verdampfungsraum
gebildeten Gemisches geregelt oder abgestellt wird, gleichzeitig durch den Rückdruck
der Dämpfe auch die Speisung geregelt oder abgestellt wird.
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Die Zeichnung gibt schematisch Vorrichtungen zur Durchführung der
Erfindung wieder, und zwar veranschaulicht Abb. i ein Gesamtschema der Apparate
und Abb. a ein Teilschema eines anderen Ausführungsbeispiels. Der DampfüberhitzerA
(Abb. i) wird beispielsweise durch eine Flamme erhitzt, die der Düse U entströmt,
die mit dem brennbaren Gemisch gespeist wird. Dem üb.erhitzer A wird Wasser von
einem Behälter B durch ein Rohr b und Brennstoff durch ein am Punkt P einmündendes
Rohr b' von einem BehälterB' aus zugeführt. Die zu den Behältern B und
B' führenden Zuleitungen a, a'
halten in den Behältern eine im voraus
bestimmte Regelspannung aufrecht. Ein Hahn r' in der Brennstoffleitung b' dient
zur Regelung der dem Vergaser zufließenden Höchstmenge von Brennstoff.
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Am vorderen Ende des Verdampfers.4 befindet sich ein Ringraum S für
das Dampf-Gas-Gemisch. Dieses geht durch das Rohr T zur Düse U mit Stellspindel
V. Ein Hahn R in der Leitung T gestattet, die Düse von der anderen Apparatur zu
trennen. Durch eine zweite Leitung ' mit Hahn R' kann Zusatzdampf zur Düse
U geleitet werden.
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Die Einrichtung wirkt wie folgt: Der Verdampfer und überhitzer A wird
zunächst durch ein äußeres Mittel beheizt. Sodann wird unter dem vom Behälter B
bestimmten-Druck eine gleichbleibende Menge Wasser zugeführt, das an den Wandungen
von links nach rechts. fließt, verdampft und von dem Zustande der feuchten Sättigung
nach dem Sammelraum S zu in den Überhitzungszustand übergeht. Im Punkt P, der so
bestimmt ist,
daß der Dampf sich dort in einem für den zu -,##-dampfenden
Brennstoff geeigneten Zustande befindet, treffen Dampf und Brennstoff zusammen.
Der Dampf nimmt den Brennstoff mit sich und verdampft ihn ohne Destillation und
ohne Bildung von 1,Z'-ohlenstoffrückständen.
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Im Betriebe regelt der Druck im Verdampfer selbsttätig die Flüssigkeitszufuhr
durch die Leitungen b und b'. Wenn bei Beginn des Betriebs bei geschlossener
Düse U eine Beheizung durch eine .äußere Wärmequelle erfolgt, so wird die Flüssigkeit
in A in Dampf verwandelt und ein Teil der Flüssigkeit durch Zuleitungen in Form
von Dampfbläschen zurückgedrängt, die sich innerhalb der BehälterB und B', deren
Rauminhalt im Vergleich zu dem Verdampfer A sehr groß ist, kondensieren. Wenn ein
Gleichgewichtszustand :erreicht ist, so daß die bei A zugeführte Wärmemenge genau
der nach auEen verlorengehenden Wärmemenge entspricht, so wird keine Flüssigkeit
mehr zum Verdampfer A gelangen können. Wird nunmehr die Düse U geöffnet, so strömt
aus dieser .ein Strahl brennbaren Gemisches aus, und die nach Entzündung gebildete
Flamme erhält die Temperatur aufrecht. Infolge des Druckabfalls gelangt nun wieder
Flüssigkeit in den VergaserA, und zwar nach Maßgabe des durch Üffnung der Düse eintretenden
Druckabfalls im Raum A. Wird die Düse teilweise geschlossen, so verändert sich die
Wärmeleitung des Brennstoffstrahls. Gleichzeitig wird aber auch von dem Strahl weniger
Verbrennungsluft angesaugt, und die Temperatur längs des Verdampfers bleibt im wesentliches
unverändert. Es kann auch ohne Gefahr im Betriebe die Düse plötzlich vollständig
geschlossen werden.
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Je nach der spezifischen Dichte des flüssigen Brennstoffes und nach
dem jeweiligen Ziel wird es zweckmäßig sein, die Mischung mit dem Dampf im Zustande
der größeren oder geringeren Trockenheit ioder Überhitzung vorzunehmen. Nach dein
Zustande des Dampfes in den verschiedenen aufeinanderfolgenden Abschnitten des Verdampfungsraurrres
bestimmt sich .also die Lage des Speisepunktes P.
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Vom Sammelraum S aus durchläuft das Gemisch aus Dampf und Gas die
Rohrleitung T, und zwar umspült von der Flamme, und es wird weiter überhitzt, bis
es schließlich in der Düse U ankommt, aus der es in der früher erwähnten Weise geregelt
ausströmt, in einem Zustand, in welchem es ehre fortgesetzt brennende Flamme dauernd
zu spei:-en vermag.
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Die Brennstofftröpfchen, die etwa noch in der Gemischmenge in der
Schwebe sein könnten, würden weiterhin bei ihrem Austritt aus der Düse zerstäubt
werden. Im Bedarfsfalle könnte man Zuflucht zu einem Dampfstrahl nehrmen, der durch
die Zusatzleitung ' geliefert würde.
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Für die Anwendung des Apparats zur Speisung von Explosionsmotoren
wird nur ein Teil des Gemisches am Düsenausgang zur Aufrechterhaltung der selbsttätigen
Wirkung des Verdampfers und überhitzers verwendet, während ein Rohr T", welches
ein oder mehrere Regelorgane R" enthält, an einem Punkte des Rohres T abgezweigt
wird, der so angeordnet ist, da.ß das Gemisch von brennbarem, Gas und Dampf sich
in dem geeignetsten Zustande befindet, um bei seiner Mischung mit der notwendigen
Luftmenge ein explosives Gemisch zu bilden. Bei der Abänderung gemäß Abb. z ist
eine Reihe von Verdampfungs-und flberhitzungsvorrichtungen A, A', A" in stufenförmiger
Anordnung vorgesehen. Der Verdampfer A wird mit Wasser durch das Rohr b gespeist,
und die Verdampfer A', A" . . .
werden mit verschiedenem Brennstoff durch
die Rohrleitungen b', b"... gespeist. Der Wasserdampf geht von A nach A'
durch die Rohrleitung t, und an einem geeigneten Punkte des Verdampfers A' wird
er mit dem ersten Brennstoff gemischt, der durch das Rohr b' zugeführt wird. Das
Gemisch geht durch das Rohr t' zum Verdampfer A" und wird dort mit dem zweiten
Brennstoff gemischt, der durch b" zugeführt wird usw. Von dem Schlußsa.mmelraum
S geht das Gemisch durch das Rohr T zu der Düse U. T' ist die Zusatzleitung
von Wasserdampf, geradeso wie im Falle der Abb. r. T" ist eine Abzweigung, mittels
deren man das Gemisch wie bei dem früheren Beispiel zu den Motorzylindern oder aber
zu verschiedenen Verbrauchsstellen leitet, sei es unmittelbar, sei es unter Zwischenschaltung
eines geeigneten Behälters oder Aufnehmers.
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Jeder Verdampfer und tberhitzer wird von einem Vorratsbehälter gespeist,
der den entsprechenden flüssigen Brennstoff unter geeignetem Druck enthält. Diese
Anordnung, nach der jeder Verdampfer und LTberhitzer mit Dämpfen und Gas gespeist
wird, welche in dem Element erzeugt sind, das ihm vorangeht, und außerdem mit dem
zu verdampfenden Brennstoff zwecks Bildung eines wirksameren Gemisches, gestattet,
das System besser den verschiedenen thermodynamischen Bedingungen der verschiedenen
Dämpfe und Gase anzupassen, um das schließliche brennbare Gemisch zu erzielen.