DE19744117A1

DE19744117A1 - Rußdekontaminator

Info

Publication number: DE19744117A1
Application number: DE1997144117
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dr Weigelt; Joachim Neumann
Original assignee: ECO IMPACT UNTERNEHMENSBERATUN
Current assignee: ECO IMPACT GESELLSCHAFT FUER UMWELTTECHNIK MBH, 59
Priority date: 1997-10-06
Filing date: 1997-10-06
Publication date: 1999-04-08

Description

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um die Minimierung der Rußent stehung am Verbrennungsort und um ein Auffangverfahren für den entstehenden Ruß von Verbrennungsvorgängen, bei dem der Ruß unschädlich vernichtet und beseitigt wird.

Anwendungsgebiet

Der Rußdekontaminator kann überall dort eingesetzt werden, wo Ruß durch offene Flammen entsteht (z. B. Kerzen, Öllampen, Fackeln).

Die Rußenstehung bei Kerzen oder Öllampen wird z. B. durch zu lange Dochtbildung begün stigt, wenn z. B. Petroleum oder flüssiges Kerzenwachs im Überschuß zur Verbrennung anfällt.

Stand der Technik

Der derzeitige Kenntnisstand zeigt, daß bisher kein Verfahren vorhanden ist, mit dem Ruß von offenen Flammen von Kerzen, Öllampen o. ä. unschädlich beseitigt werden kann.

Die erfindungsgemäße Technik stößt auf einen großen Bedarf an Rußdekontamination z. B. in Kirchen.

Als besonderes Anwendungsgebiet der Technik sind Bereiche denkbar, in denen durch Ruß von Kerzen, Öllampen oder ähnlichen Leuchtquellen wertvolle Gegenstände in Mitleidenschaft bzw. geschädigt werden können (z. B. Fresken, Bilder in Kirchen).

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, den Ruß aus offenen Lichtquellen wie Kerzen und Öllampen zu reduzieren, zu vermeiden und zu beseitigen.

Lösung der Aufgabe

Die Einrichtung zum Abfangen des Rußes erfüllt:

a) die Aufgabe eines Filters
b) die Aufgabe einer Oxidation des Rußes zu CO₂
c) die Aufgabe einer pyrolytischen Oxidation zu CO₂
d) die Aufgabe einer katalytischen Oxidation zu CO₂ über katalysatorbeschichtete Oberflächen, die unterschiedlich gestaltet sein können.

Das erfindungsgemäße Verfahren verhindert die übermäßige Rußentwicklung an der Leucht quelle (z. B. Kerzen und Öllampen) dadurch, daß eine zusätzliche Erwärmung der Kerzen bzw. des Öls, infolge Wärmestrahlung von benachbarten Leuchtquellen, vermindert oder verhindert wird. Durch die Kühlung wird der Verbrennungsprozeß so verlangsamt, daß im unteren Flammbereich eine möglichst vollständige Verbrennung erfolgt und damit eine geringe Rußbildung einhergeht.

Vorzugsweise wird die Temperatur der Kerze oder des Öls bei ca. 15°C eingestellt. Durch die Kühlung ist gewährleistetet, daß die heiße Verbrennungszone am Docht nach "unten" in Rich tung Wachs oder Öl wandert.

In der kälteren Verbrennungszone findet - unvermeidbar - weiterhin eine, wenn auch redu zierte, unvollständige Verbrennung und damit Rußbildung statt. Die aufsteigende Restmenge an Ruß wird mittels einer speziellen Einrichtung abgefangen und gelangt somit nicht in die Umgebungsluft.

Die Verbrennungsquelle und die Rußfänger sind so zueinander angeordnet, wie Feuerstelle und Esse, wobei die Rußfänger in denen die pyrolytische oder katalytische Oxidation des Rußes stattfindet auch die Funktion einer Esse besitzt.

Vorteile der Erfindung

- Verlangsamte Verbrennung
- Minimierung der Rußbildung
- Unschädliche Rußbeseitigung
- Rußfilterung

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

In Kirchen ist es bisher ein ungelöstes Problem die Verrußung von wertvollen Kunstgegen ständen und des Kirchenanstriches durch die Vielzahl von Opferkerzen. Opferkerzen werden in der Regel auf ein Etagengitter (terrassenförmig) angeordnet oder auf einen Rost.

Befinden sich viele Kerzen nebeneinander auf den Gestellen, so heizen sich diese gegenseitig auf und das Wachs schmilzt früher, als es einer stöchometrischen Verbrennung entsprechen würde. Die Verbrennungstemperatur sinkt, da der Massenstrom an Verbrennungsgut im Docht steigt und somit die Rußbildung gegenüber einer rußarmen Verbrennung überwiegt.

Unter solchen Bedingungen verliert die Verbrennungsflamme auf der Kerze ihre heiße blaue Zone. Um den Massenstrom geschmolzenen Wachses durch den Docht zu vermindern und das Verbrennungsgleichgewicht einer stöchometrischen Verbrennung anzunähern, werden die Kerzen erfindungsgemäß gekühlt und somit der Massenstrom geschmolzenen Wachses reduziert.

Der entstehende Ruß wird in einer Vorrichtung abgefangen, die aus "selbstreinigenden Blechen" (Stand der Technik, vorbekannt) besteht. Diese Bleche dienen gleichzeitig als Filter.

Bei entsprechender Beladung der Bleche werden diese solange erhitzt, bis die erforderliche Verbrennungstemperatur für den niedergeschlagenen Ruß erreicht ist (Prinzip der Selbst reinigung bei Backöfen). Die Bleche sind so mit einer Stromquelle verbunden, daß sie geregelt aufgeheizt werden können. Die Blechtemperatur wird so eingestellt, daß der Ruß vollständig zu CO₂ verbrennt.

Eine weitere erfindungsgemäße Möglichkeit zur Beseitigung abgeschlagenen Rußes besteht in der katalytischen Oxidation zu CO₂.

Dazu bieten sich verschiedene erfindungsgemäße Anordnungen im sogenannten Esse-Teil an:

a) Innenbeschichtete Zylinder
b) Katalysatorbeschichtete Rippen
c) Katalyssatorbeschichtete Stäbe

Erfindungsgemäß sind die Katalysatoren jeweils auf die erforderliche Betriebstemperatur eingestellt.

Die Kühlung der Kerzenhalterung erfolgt durch Peltierelemente oder strömende Kühlmedien (z. B. Wasser). Dabei ist die Anordnung so gewählt, daß die Kerzenwachstemperatur eine annähernd stöchiometrische Verbrennung ermöglicht.

(1) Lamellenverschlußsystem für die Esse

Es handelt sich hierbei um hintereinander angeordnete Bleche, die durch eine horizon tale Achse an den Enden befestigt und an den Blechenden mit einer Stange miteinander verbunden sind. Durch die Translationsbewegung der Stange überlappen sich die einzelnen Bleche, so daß eine geöffnete oder geschlossene Ebene erreicht werden kann.

(2) Blechverschlußsystem für die Esse

Eine weitere Möglichkeit die Esse zu verschließen besteht darin, daß Bleche, die am Rand mit einer Falz versehen sind, teleskopartig zueinander angeordnet werden. Wird ein Blech translatorisch bewegt so bewegen sich die Folgebleche in die selbe Richtung, da durch das Ineinandergreifen der einzelnen Falze der Bleche ein Verbundsystem vorhanden ist.

Die Reinigung der Bleche kann mechanisch, pyrolytisch oder katalytisch erfolgen.

Formen der Esse Fig. 1

a) vertikal angeordnete Bleche
b) horizontal angeordnete Bleche mit leichter Neigung
c) Kombination aus horizontal und vertikal angeordneten Blechen

Die entstehende Thermik der durch die von den Kerzen oder Öllampen aufgewärmten Luft bewirkt einen aufsteigenden Luftstrom in Richtung Esse. In diesem Luftstrom werden die Rußpartikel mitgeführt und gelangen an die erfindungsgemäßen Lamellenbleche (Fig. 2 Abb. z) oder Röhren (oder gesinterte Glasfilter die hochtemperaturbeständig sind) oder andere geeignete Anordnungen und werden dort abgefangen.

Zusätzlich können die Einrichtungen zum Abfangen der Rußpartikel elektrisch aufgeladen werden und wirken so wie ein Elektrofilter. Bei entsprechender Beaufschlagung mit Ruß der erfindungsgemäßen Einrichtung wird dieser pyrolytisch und/oder katalytisch zu CO₂ verbrannt.

Fig. 2

(

1

) Haube der Esse
(

2

) Strömungsbleche als Pyrolysebleche oder katalytische Bleche
(

3

) Strömungskanal
(

4

) Verschlußbleche der Esse
(

5

) Stromanschluß für die induktive Aufheizung der Bleche gemäß (

2

) und zur Aufladung im Sinne eines Elektrofilters, bzw. zur Einstellung der Betriebstemperatur für Katalysatoren
(

6

) Abzug
(

7

) Ständer

1

Stützen für die Esse (höhenverstellbar)
(

8

) Träger von Kerzen oder ähnlichen Leuchtquellen/Kerzenplatte
(

9

) Kerzentisch mit Kühlung
(

10

) CO₂

-Sensor

Der Kerzenträger (8) kann in verschiedenen Formen gebaut werden:

a) als Schublade
b) festverbunden
c) freistehend unter der Esse

Kerzenträger (8) und Kerzentisch (9) sind so mit einer Kühleinrichtung verbunden, daß die Temperatur an der Kerze so variiert werden kann, daß eine optimale Verbrennung des Kerzenwachses oder Öls stattfinden kann, bei gleichzeitiger Minimierung der Rußbildung.

Ausgestaltung der Esse (1)

Die Ausgestaltung der Esse (1) kann anforderungsspezifisch gestaltet sein, als:

a) trapezförmige Haube
b) kalottenförmige Haube
c) rechteckige Haube
d) schalenförmige Haube (eckig, rund, oval usw.)
e) Andere Formen

Ausgestaltung des Kerzenständers

a) etagenförmig
b) kreisförmig
c) flach, rechteckig/rund
d) terrassenförmig, gerade
e) Terrassenförmig, gebogen (Amphitheater) und sonstige Varianten von a) bis e)
f) spiralig

Erfindungsgemäß ist:
Kühlung der Kerzen oder des Öls zur Erzeugung einer optimalen Verbrennung und damit Minimierung der Rußentwicklung.

Merkmale Stand der Technik

1) Kühlung
a) Wasser
b) Kühlmittel
c) Kaltluft
2) Kerzenständer
a) Stahl und Stahllegierung

Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung an der sich Ruß niederschlägt und dort katalytisch und/oder pyrolytisch beseitigt werden kann oder unter Verwendung von gesinterten Glas körpern durch Ausglühen beseitigt werden kann.

- Rauchsensor (Stand der Technik) zur Erfassung der Rußmenge in der Luft über dem Kerzenständer.

Musterbeschreibung

Die auf dem Kerzenträger (8) entzündeten Kerzen oder ähnliche Lichtquellen erwärmen die Umgebungsluft und die durch den Verbrennungsprozeß entstehenden Rußpartikel werden mit der aufsteigenden Warmluft der Esse (1) zugeführt.

Die auf dem Kerzenträger stehenden Kerzen erwärmen sich gegenseitig, wodurch der Verbren nungsprozeß beschleunigt wird und eine stärkere Rußbildung erfolgt.

Erfindungsgemäß werden daher die Kerzen auf dem Kerzenträger (8) oder Leuchtquellen mit offener Flamme durch den Kerzentisch mit Kühlung (9) auf Temperaturen gekühlt, bei denen der Verbrennungsprozeß verlangsamt und stöchiometrisch optimiert abläuft. Dadurch kann die Rußbildung am Verbrennungsort minimiert werden.

Die Kühlung (9) entspricht dem Stand der Technik. Die Führung des Kühlmediums im Kerzen träger (8) ist so gestaltet, daß eine möglichst optimale Wärmeabfuhr von den Kerzen oder Leuchtquellen mit offener Flamme gewährleistet ist.

Befestigung:
geschweißt, geschraubt, genietet, gelötet.

Unbefestigt:
gerollt und geschoben in eine Passung, die so angeordnet ist, daß eine optimale Thermik gewährleistet ist.

- muß zentrisch zur Esse angeordnet werden
- Rollen und Gleitsystem (Stand der Technik)

Erfindungsgemäß kann die Esse (1) mit den Bestandteilen (2) bis (7) auch mit schon vorhan denen Kerzenträgern (wie 8) oder Trägern ähnlicher Leuchtquellen angewandt werden.

So ein Funktionsprinzip der katalytischen bzw. pyrolytischen Rußbeseitigung ist unabhängig von der Verbrennungsquelle (Kerze, Öllampe).

Die Entrußungseinrichtung (1) bis (7) ist auf einem Gestell (7) montiert. Auf diesem Gestell (7) ist die Haube der Esse (1) befestigt, in der sich die Strömungskanäle (3) befinden. Diese Strömungskanäle (3) werden durch pyrolytisch- oder katalytisch wirksame Bleche gebildet (geformt). Diese Bleche (2) sind mit einem Elektrizitätsanschluß (5) versehen, über den sie aufgeheizt bzw. aktiviert werden können. Das Gestell (7) ist höhenverstellbar (Stand der Technik).

Die entrußte Luft entweicht durch die Essenöffnung (6). Während der pyrolytischen und/oder katalytischen Rußbeseitigung wird die Esse durch ein teleskopartig verschiebbares Blech (4) geschlossen oder durch andere Vorrichtungen, die zum Verschluß der Esse (1) geeignet sind. Erfindungsgemäß sind auch die Bleche (4) als katalytische bzw. pyrolytische Bleche ausgeführt, damit Rußpartikel, die während der Pyrolyse bzw. Katalyse von den Blechen (2) herabfallen können, auf den Blechen (4) verbrannt bzw. in CO₂ umgewandelt werden können.

Die Bleche (4) oder andere dem gleichen Zweck dienliche Vorrichtungen können motorisch, automatisch oder manuell geöffnet oder geschlossen werden.

Über einen CO₂-Sensor (10) wird registriert, wie sich der CO₂-Gehalt in Abhängigkeit von der Pyrolyse oder Katalyse des Rußes verändert. Bei Erreichen einer CO₂-Konzentration, die den Abschluß der Pyrolyse oder Katalyse vermuten läßt, wird entweder automatisch oder auf einem anderen steuerungstechnischen Wege die Esse durch die Bleche (4) wieder geöffnet.

Bezugszeichenliste

1

Esse

2

Bleche

3

Strömungskanäle

4

Bleche

5

Elektrizitätsanschluß

6

Essenöffnung

7

Gestell

8

Kerzenträger

9

Kühlung

10

CO₂

-Sensor

Claims

1. Vorrichtung 1 bis 9, zur unschädlichen Beseitigung von Kerzenruß oder Ruß aus anderen Leuchtquellen mit offenen Flammen, dadurch gekennzeichnet, daß aufsteigender Ruß an katalytischen und/oder pyrolytischen Blechen (2) unschädlich beseitigt werden kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche (2) in einer Esse (1) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Esse (1) haubenförmig, trapezförmig oder rechteckig gestaltet ist oder andere geeignete Formen

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche (2) zum Zwecke der Katalyse oder Pyrolyse des Rußes aufgesetzt werden können.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß CO₂, das durch die Rußverbrennung entsteht, entweichen kann.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Esse (1) durch geeignete Vorrichtung geschlossen werden kann.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußbleche (4) teleskopartig ineinander verschoben werden können.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche mechanisch verschoben werden können zum Zwecke des Verschlusses der Esse.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche (4) motorisch geöffnet und geschlossen werden können.

10. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die katalytischen oder pyrolytischen Bleche Strömungskanäle für die rußhaltige aufsteigende Warmluft bilden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche so gestellt sind, daß sie als Filter für die rußhaltige Luft geeignet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche so ausgeformt sind, daß sie eine optimale Filterwirkung erfüllen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß katalytische oder pyrolytische Beseitigung des Rußes durch geeignete Sensoren (Stand der Technik) überprüft werden.

14. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß katalytisch wirksame Bleche bei niedrigeren Temperaturen als pyrolytische Bleche betrieben werden und zwar in einem Temperaturbereich von 150-600°C oder andere geeignete Temperaturbereiche.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor mit der Stromzufuhr für die katalytische oder pyrolytische Rußbeseitigung so gekoppelt ist, daß er die Stromzufuhr nach abgeschlossener katalytischen oder pyrolytischen Reinigung unterbricht.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Esse (1) auf einem Träger (7) montiert ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (7) mit dem Träger der Leuchtquellen mit offenen Flammen (8) fest verbunden ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger von Leuchtquellen mit offenen Flammen, beweglich mit dem Träger (7) verbunden ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger von Leuchtquellen mit offenen Flammen frei unter dem Träger (7) der Esse (1) zentrisch angeordnet werden kann.

20. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtquellen mit offenen Flammen so gekühlt werden können, daß eine möglichst stöchiometrische Verbrennung des Brennstoffes (Kerzenwachs, Petroleum etc.) gewährleistet ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtquellen mit offenen Flammen über eine Kühlung (Stand der Technik) mit verschiedenen Kühlmedien gekühlt werden können.

22. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Esse (1) durch Lamellen verschlossen werden kann.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22 und Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Lamellenschluß über einen Rußsensor gesteuert wird.

24. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen manuell verschlossen werden können.